Cristian Salas Paniagua A95653 Cerámicas Electrónica ¿Que son las cerámicas electrónicas?
Las nuevas cerámicas son entonces productos desarrollados en las últimas décadas que no utilizan la arcilla como material principal de partida sino de compuestos inorgánicos de alta pureza elementos qu!micos como "#idos sul$uros % otros de nitr"geno circonio etc& pero con las venta'as % caracter!sticas de la cerámica tradicional (inercia qu!mica capacidad a alta temperatura % dureza con la capacidad de soportar una tensi"n mecánica signi$icativa) con propiedades no metálicas o*tenido a partir de procedimientos apropiados de los minerales que los contienen naturalmente o sintetizadas qu!micamente& Ilustración 1. Cerámicas tradiciones vs avanzadas.
¿Cómo se fabrican?
Ilustración 2. Método de elaboración.
Las tecnolog!as de la $a*ricaci"n para todos los materiales de cerámica electr"nica tienen los mismos pasos de procesado *ásicos sin importar el uso+ preparaci"n del polvo procesado de dic,o polvo -green $orming. % la densi$icaci"n& •
Preparación del polvo de la cerámica & La meta en la preparaci"n del polvo es
alcanzar un polvo de cerámica que rinda en un producto que satis$aga los estándares de $uncionamiento especi$icados& Los e'emplos de los métodos más importantes de la preparaci"n del polvo para la cerámica electr"nica inclu%en mezcla/calcinaci"n la co0precipitaci"n de solventes el procesado ,idrotérmico % la descomposici"n orgánica del metal& La tendencia en s!ntesis del polvo está encaminada ,acia los polvos que tienen tama1os de part!cula menos de 2 mil!metro % poco o nada de aglomeraciones duras para la reactividad % la uni$ormidad realzadas& o ezclar los componentes seguidos de una calcinaci"n % después molerlos es el método más utilizado en la preparaci"n del polvo& 4l proceso de mezcla % calcinaci"n es directo % en el general el uso más renta*le de los *ienes de equipo& Sin em*argo la calcinaci"n de alta temperatura produce un polvo aglomerado que requiere ser molido& La contaminaci"n de medios
que muelen % la guarnici"n del molino en el paso que muele pueden crear de$ectos en el producto manu$acturado en $orma de inclusiones mal sinterizadas o de modi$icaciones indesea*les del compuesto& Además es di$!cil alcanzar la ,omogeneidad la estequiometria % las $ases deseadas o
para la cerámica de composici"n comple'a& La co0precipitaci"n es una técnica qu!mica en la cual los compuestos son precipitados de una soluci"n precursora por la adici"n de un agente de precipitaci"n por e'emplo un ,idr"#ido& La sal del metal entonces se calcina a la $ase deseada& La venta'a de estas técnicas $rente a la técnica de mezcla calcinaci"n es que la mezcla de los elementos deseados se alcanza $ácilmente permitiendo as! temperaturas más *a'as& Las limitaciones son que el paso por la calcinaci"n puede dar lugar de nuevo a la aglomeraci"n de polvo $ino % a la necesidad de moler& n pro*lema adicional es que los iones usados para proporcionar las sales solu*les (por e'emplo los cloruros del metal) pueden rezagarse en el polvo después de
o
la calcinaci"n a$ectando las caracter!sticas en el material sinterizado& 4l proceso ,idrotérmico utiliza (so*re 2778C) el agua caliente *a'o presi"n para producir los "#idos cristalinos& 4sta técnica se ,a utilizado e#tensamente en el procesado de $ormaci"n del Al:3 pero todav!a no para otros polvos electr"nicos& Se espera que la situaci"n cam*ie& La venta'a principal de la técnica ,idrotérmica es que los polvos cristalinos de estequiometria deseada % las $ases se pueden preparar en las temperaturas percepti*lemente in$eriores a las requeridas para la calcinaci"n& ;tra venta'a es que la $ase de la soluci"n se puede utilizar para mantener las part!culas separadas % para reducir al m!nimo la aglomeraci"n& La limitaci"n principal del proceso ,idrotérmico es la necesidad de las materias de *ase de reaccionar en un sistema cerrado
o
para mantener la presi"n % para prevenir ,ervir la soluci"n . La descomposici"n orgánica del metal (;<) es una técnica de s!ntesis en la cual metal que contiene los productos qu!micos orgánicos reacciona con agua en un solvente no acuoso $ormando un ,idr"#ido del metal o un "#ido acuoso o en los casos especiales un "#ido de metal an,idro& Los polvos pueden requerir la calcinaci"n para o*tener la $ase deseada& na venta'a importante del método ;< es el control so*re la pureza % la estequiometria que pueden ser alcanzadas&
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de la atm"s$era % costo de los productos qu!micos& Procesado del polvo & na pauta *ásica de la $a*ricaci"n del polvo es que el procesado de*e ser tan simple como sea posi*le para alcanzar los estándares de $uncionamiento apuntados& Los $actores incontrola*les tales como cam*ios en l as caracter!sticas de los polvos se de*en acomodar en el proceso de la ,ornada del material& antener el proceso simple no es siempre posi*le+ cuanto más comple'o el sistema material más comple'os son los requisitos del proceso& n requisito $undamental en el procesado del polvo es la caracterizaci"n de los polvos reci*idos&
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Formación del Verde (green forming) La $ormaci"n del verde es uno de los
pasos más cr!ticos de la $a*ricaci"n de la cerámica electr"nica& La opci"n de esta técnica depende de la última geometr!a requerida para un uso espec!$ico& =a% muc,as % diversas maneras de $ormar la cerámica verde& o El conformado unia!ial es el método usado lo más e#tensamente posi*le para impartir $orma a los polvos de cerámica& Las carpetas los lu*ricantes % otros a1adidos se incorporan a menudo en polvos de cerámica antes de presionar para proporcionar $uerza % as! asistir a la compactaci"n de la part!cula&
o
Presionado isostático en fr"o (C#P) 4l C>P utiliza moldes de goma
de$orma*le de la $orma requerida para contener el polvo&
o
El bastidor coloidal se ,a utilizado para ,acer $ormas comple'as 4l
*astidor coloidal se puede utilizar para producir los materiales de cerámica electr"nicos que tienen $uerza e#cepcional porque las aglomeraciones duras se pueden eliminar en la suspensi"n& 4l *astidor coloidal utiliza un molde poroso en el cual las part!culas $inas en una suspensi"n coloidal se acumulan de*ido a las $uerzas capilares en la super$icie de la pared del molde&
o
El moldeado de in$ección se satis$ace particularmente a la producci"n en
masa de $ormas comple'as peque1as con las secciones transversales relativamente peque1as& Se mezclan los polvos usando los pol!meros termoplásticos % otros a1adidos orgánicos& na masa $undida integrada por el sistema de cerámica % termoplástico de la carpeta se in%ecta v!a un estirador calentado en un molde re$rescado de la $orma deseada& Los $ragmentos pueden ser reciclados porque los pol!meros termoplásticos
pueden ser calentados reversi*le& Los moldes pueden ser relativamente costosos as! que el moldeado de in%ecci"n se satis$ace lo me'or posi*le a la preparaci"n de una gran cantidad de piezas únicas&
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%a densificación requiere generalmente altas temperaturas para eliminar la
porosidad en cerámica verde& Las técnicas inclu%en la sinterizaci"n sin presi"n presi"n en caliente % presionar isostáticamente en caliente (=>P)& La sinterizaci"n es usada lo más e#tensamente posi*le de*ido a la comodidad de uso % econom!a& La presi"n en caliente se limita a las $ormas relativamente simples mientras que $ormas más comple'as se pueden consolidar usando la =>P& Aunque algunos procesos de pos con$ormado como pulido o torneado son a menudo necesarios la dureza intr!nseca de la cerámica estructural avanzada los ,ace di$!ciles % costosos para tra*a'ar a máquina& Además el pulido puede introducir de$ectos super$iciales que pueden servir como sitios donde se produzcan $allos& As! los proceso de con$ormado que producen componentes con la $orma deseada tales como moldeado de in%ecci"n % el prensado isostático son aplicados principalmente porque su uso reduce el tratamiento posterior de las piezas& Clasificación&
2& & 3& @& 5& 6&
Semiconductores& Superconductores& ?erro eléctricos (piezoelectricidad)& agnéticos ($erromagnéticos % $errimagnéticos)& ptica& Aislante&
Las principales aplicaciones de las electrocerámicas pueden resumirse en+ aislamientos eléctricos semiconductores su*stratos para circuitos integrados resistencias varistores $iltros piezoeléctricos condensadores imanes memorias diodos LBS4 diodos emisores de luz porcelanas translúcidas resistentes al calor $i*ras "pticas para
comunicaciones entre otras& Tabla 1. Función de cerámica electrónica
'ibliograf"a •
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De#tos Cienti$icos& (5 de 7E de 776)& Ceramicas Electronicas & ;*tenido de De#tos Cienti$icos+ ,ttp+//FFF&te#toscienti$icos&com/quimica/ceramicas0 avanzadas/ceramica0electronica Gernal >& (7@ de 2999)& Ceramicas Avanzadas & ;*tenido de Academia Colom*iana de Ciencias 4#actas ?isicas % Haturales+ ,ttp+//FFF&acce$%n&org&co/revista/IolumenJ2K/6K/90@7&pd$ La Fe* de >ngenieria uimca& (s&$&)& Scribd & ;*tenido de La Fe* de >ngenieria uimica+ ,ttps+//es&scri*d&com/doc/EK56555E/Ceramicas0AvanzadasMdoFnload De#tos Cienti$icos& (2K de 7E de 776)& Fabricacion y aplicaciones de las ceramicas & ;*tenido de De#tos Cienti$icos+ ,ttp+//FFF&te#toscienti$icos&com/quimica/ceramicas0avanzadas/$a*ricacion0 aplicaciones
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Gernal >& (2999)& Industria Ceramica Moderna & ;*tenido de Gi*lioteca S4HA+ ,ttp+//*i*lioteca&sena&edu&co/e#li*ris/alep,/u2J2/alep,e/FFFJ$Jspa/icon/@7@22/pd $/ceramica0moderna&pd$
