Alumina

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias
Extractivas

“Vaciado a Presión de Suspensiones de Alúmina”
Tesis que para Obtener el Grado de Maestro en Ciencias
Presenta:

Alicia Aidee Pech Vidal

Asesor:
Dr. David Hernández Silva

México D.F. Septiembre del 2005

CONTENIDO
Contenido
Resumen
Abstract
Lista de tablas y figuras
IIntroducción
1.1

II

2
3

Materiales Cerámicos
Cerámicos Tradicionales
Cerámicos Modernos
Alúmina
Control Electrostático de la Interacción entre Partículas

Vaciado a Presión
Sinterización
Estado del Arte del Vaciado a Presión

17
19
21
25

Fabricación de los Moldes
Preparación de las Suspensiones
Procedimiento de Vaciado y Sinterización

Resultados
5.1
5.2
5.3
5.4

34
4
5
6
14

Desarrollo Experimental
4.1
4.2
4.3

V

Objetivo

Procesos de Vaciado
3.1
3.2
3.3

IV

1

Antecedentes
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5

III

i
ii
iii

25
26
27
31

Comportamiento Reológico de la Suspensión
Proceso de Vaciado a Presión
Sinterizado
Microestructuras

1

31
35
41
44

CONTENIDO
VI

Análisis de Resultados

46

VIIConclusiones

51

Referencias

53

2

RESUMEN
Resumen
Se estudió el proceso de vaciado a presión con un dispositivo en el cual
se implementa la aplicación de presión con gas argón. Como primer paso se
llevó a cabo la fabricación de moldes con yeso cerámico y agua destilada y la
preparación de la suspensión con un 60% de sólidos de Al2O3 de 0.4 µm de
diámetro y agua desionizada adicionandoHNO3 para ajustar el valor de pH a
4. La agitación de la suspensión se realizó durante 24 h en un molido de
bolas de alta alúmina para uniformizar las características reológicas de la
suspensión a la cual se le midió la viscosidad en un reómetro de cilindros
concéntricos. Posteriormente se hizo caracterización del método variando la
presión en un intervalo de 0.28 MPa a 1.38 MPa y el tiempode vaciado de 30
a 540 min. Se fabricaron muestras a las cuales se les midió la densidad en
verde utilizando la masa y las dimensiones de cada muestra, posteriormente
se llevó a cabo el sinterizado a una temperatura de 1600° C por dos horas a
una velocidad de calentamiento de 5°C/min. Finalmente se midió el tamaño
de grano y el grado de porosidad de las muestras sinterizadas. Se obtuvieronmuestras con un porcentaje de densidad entre 96 a 98% con respecto a la
densidad teórica de la alúmina. Fue posible obtener

i

ABSTRACT
Abstract
In this work, pressure slip casting using argon gas as pressure element was
studied. As first step, moulds with ceramic plaster and distillated water were
made. Slip preparation was carried out with 60 % of Al2O3 – A16 solids and
deionizedwater, HNO3 was used to adjust the pH to 4. Slip shaking during
24 h was carried out in a mill of high alumina balls to uniforming the slip
reology and then to measure the viscosity in a concentric cylinder reometer.
The characterization of the method was performed by varying the pressure
range from 0.276 to 1.8 MPa and the casting time

range from 30 to 540

min. Green density and geometricaldimensions were estimated for each
sample. Sintering was made at 1600° C during 2 h at the heating rate of
5°C/min. Finally, the grain size and porosity grade of the sintered samples
were measured using scanning electronic microscope.

ii

LISTA DE TABLAS Y FIGURAS

Tablas
No. Leyenda
4-1 Propiedades de la alúmina Alcoa A16

Pág.
26

Figuras
No.
1-1
2-1

Descripción
Pág.Algunos de los productos cerámicos que son posibles 5
fabricar con alúmina
Interacción coloidal dependiente de la carga (a) Las 9
partículas sin carga están libres para chocar y agregarse
unas con otras. (b) Las partículas cargadas se repelen unas
a otras [6]

2-2

Para visualizar la doble capa en esta figura, el lado

10

izquierdo muestra el cambio en la densidad de carga
alrededor...