Sinterizacion

SINTERIZACION
La adaptabilidad de un material dado a la fabricación por sinterizado depende de las propiedades de su polvo y del modo de manufactura. Las propiedades de los polvos que tienen fundamental importancia, como se explicará más adelante, son: el tamaño de las partículas; la distribución de tamaños; la forma; la compresibilidad; la pureza y la densidad aparente. Muchas de estaspropiedades se hallan ligadas al procedimiento de fabricación del polvo. El tamaño de partículas que normalmente se emplea en el sinterizado oscila entre 0,5 µm y 200 µm.
La distribución de tamaño afecta el comportamiento y las propiedades del material una vez sinterizado. Por ejemplo, el volumen de una masa de polvo de tamaño de partícula uniforme es aproximadamente la mitad del volumen total ocupadopor el polvo, ya que la otra mitad está vacía, debido a los espacios que quedan entre las partículas. Cuando se añaden partículas de menor diámetro, éstas tienden a llenar los huecos, incrementado el volumen ocupado. En general, un polvo con tamaño de partícula mixto da un producto final, después del sinterizado, de mayor densidad. Cuando se busca unproducto final poroso, por ejemplo un filtro, esconveniente partir de un polvo con partículas esféricas y de un tamaño que fluctúe en un intervalo pequeño. Una vez elegido el polvo adecuado, es necesario realizar, en la mayoría de los casos, el prensado del mismo a fin de colocar las partículas adyacentes en contacto íntimo y conseguir la rotura de las capas superficiales. En algunas ocasiones se sinteriza el polvo sin previo prensado, comocuando se quieren fabricar, por ejemplo, filtros de gran porosidad.
La microestructura final de un material sinterizado depende de las características del proceso de sinterización. Es por eso que, para poder obtener un material con determinadas propiedades, es necesario comprender los aspectos básicos fundamentales de dicho proceso. De esta forma, el mismo podrá ser controlado con el fin de obtenerlos resultados deseados. Por ejemplo, si un material sinterizado debe ser utilizado en aplicaciones ópticas, es necesario que ese material tenga una porosidad extremadamente baja, que el tamaño de los poros sea menor que la longitud de onda de la luz visible y que no existan partículas precipitadas de segunda fase. Todo esto debe ser controlado durante la sinterización.
 
CARACTERISTICASGENERALES
El término sinterización designa los cambios geométricos que se producen cuando un conjunto de partículas es llevado a una temperatura elevada y dejado a ésta durante un tiempo suficientemente largo.
Dos partículas en contacto forman un sistema que no se encuentra en equilibrio termodinámico, porque su energía superficial no es mínima. Si este sistema se somete a temperatura elevada durante unperíodo de tiempo suficientemente largo, se forma un "puente" o "cuello" de materia entre las dos partículas, disminuyéndose de este modo la energía superficial del sistema. Este puente de materia se constituye debido a la transferencia de materia desde una zona de las partículas hacia otra. Esta transferencia de materia puede producir: 1) un cambio en la forma de los poros (espacios entre laspartículas) y 2) un cambio en la medida de los mismos. Esto último conduce a que se produzcan cambios en la porosidad del material, esto es, un material poroso compactado puede dar origen a un material denso después de la sinterización. En efecto, cuando un polvo es compactado, antes de su sinterización, presenta partículas individuales con un 25% a 60% en volumen de poros, dependiedo del polvoutilizado. Durante el recocido a alta temperatura, los poros inicialmente presentes pueden cambiar de forma sin cambiar el tamaño, dando origen a canales o esferas aisladas, o, por el contrario, pueden cambiar de forma y de tamaño (fig. 1.1). Los poros tienden a hacerse esféricos y más pequeños a medida que transcurre el recocido.
Si se desea estudiar más en detalle qué ocurre con las partículas en...