Tema16 Vidrios Composicion

BLOQUE V.- MATERIALES CERÁMICOS

Tema 16.- Vidrios. Composición y Propiedades
William D. Callister, Jr “Introducción a la Ciencia e
Ingeniería de los Materiales”. Tomo **. Ed. Reverté
James F. Shackerlford “Introducción a la Ciencia de
Materiales para Ingenieros”. Cuarta edición. Ed.
Prentice Hall (1998)

1

Sílice amorfa o vítrea: vidrios

Tema 16.-El Vidrio: Clasificación.
Propiedades.

•Silicatos no cristalinos que contienen principalmente otros
óxidos como CaO, Na2O, K2O y Al2O3.
• vidrio típico:
70% SiO2
resto: Na2O y CaO.
• propiedades principales:
• transparencia óptico
• facilidad de fabricación: baja temp. de fusión

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Composición de algunos vidrios de silicatos

Vidrio

Si2O

Sílice amorfa

100

Borosilicato

76

Centanas

B 2 O3

Al2O3

Na2O

Tema 16.-El Vidrio:Clasificación.
Propiedades.

CaO

MgO

K2O

ZnO

PbO

otros
-

13

4

5

1

72

1

14

8

Contenedores

73

2

14

10

1

Fibra de vidrio E

54

15

22

1

Recubrimiento
vítreo (Bristol

60

16

7

Esmalte de
cobre

34

8

1
4

1

11

6

-

glaze)

3

4

17

42

-

(Copper enamel)

3

Materiales Cerámicos NO cristalinos: Vidrios

Tema 16.-El Vidrio: Clasificación.
Propiedades.

Factores de influencia en laformación de vidrios
1.
2.
3.

Electronegatividad y tipo de enlace
Viscosidad
Efectos estructurales

1.- Electronegatividad-tipo enlace
Los principales óxidos FORMADORES son:
SiO2
B 2O 3
GeO2
P2O5
• Si enfr. rápido: As2O3, Sb2O3
• Óxidos formadores de vidrios “condicionales”: Al2O3,
Ga2O3, Bi2O3, SeO2, TeO2

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Materiales Cerámicos NO cristalinos: Vidrios

Tema 16.-El Vidrio: Clasificación.Propiedades.

Factores de influencia en la formación de vidrios

2.- Viscosidad
Óxidos formadores de vidrio: líquidos con ↑↑ η a T>Tfusión
Ej: Sílice fundida a 1715ºC : η=107 poise
H2O a 0ºC y LiCl: a 613ºC: η ≈ 2×10-2 poise

3.- Efectos estructurales
•
•
•

Un óxido AmOn formará un vidrio cuando se cumpla:

Un atm de O tiene que estar unido, como máximo, a otros dos átomos A.
El número de coordinacióndel catión (A) debe ser pequeño
(NC (A)= 3 ó 4)
El poliedro de coordinación, formado por los átomos de O alrededor de A,
sólo comparten vértices (no: ni aristas ni caras)
Sílice cristalina: NC(O): ↑↑, y “poliedros” comparten aristas o caras

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Materiales Cerámicos NO cristalinos: Vidrios

Tema 16.-El Vidrio: Clasificación.
Propiedades.

Óxidos modificadores de la red

• Óxidos que rompen la reddel vidrio
– Alcalinos (Na2O, K2O) y alcalino térreos (CaO, MgO)
• Se acomodan en los intersticios
• Bajan la viscosidad: facilitan en moldeo

Vidrio modificado:
Efecto del Na2O en la red vítrea de
sílice. El sodio es un modificador que:
• interrumpe la red vítrea y reduce la
capacidad de formar vidrio
•Rompen la red y disminuyen el punto
de fusión
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Tema 16.-El Vidrio: Clasificación.Propiedades.

Materiales Cerámicos NO cristalinos: Vidrios
Vidrios

SiO2 Na2O K2O CaO B2O3 Al2O3 Otros

Observaciones

Sílice (fundida)

99.5+

Difícil de fundir y de fabricar, pero útil hasta T de
1000ºC. Muy ↓expansión y ↑ resist. al choque T

Silice 96%

96,3

Fabricado a partir de vidrios relativamente suaves de
borosilicato; se calienta para separar las fases de SiO2B2O3 lixiviación ácida de la faseB2O3 se calienta para
consolidar los poros

Sodo-cálcicos:
láminas vidrio
90% producción

71-73 12-14

Silicatos
de
electricos

Pb:

Alto contenido Pb

63

pérdida

7.6

35

Borosilicato
baja
80.5
expansión PIREX
Baja
eléctrica

<0.2

<0.2

2.9

10-12
6

0.3

0.2

0.4

0.5-1.5

MgO 1-4

0.6

PbO 21
Mg 0.2

7.2
3.8

70

PbO 58

↓ expansión, ↑ Rest.choque T y estabilidad química.
Utilizado IndQuímica

0.5

28

1.1

PbO 1.2

Bajas pérdidas dieléctricas

09

9.6

5.6

B2O 2.2

Contenidos altos en alúmina y bajos en óxido bórico que
mejora la durabilidad química

Bajo álcali
E)

54.5

0.5

22

85.5

14.5

57

1.0

5.5

4

20.5

40-70

Fácil. Fundir y con buenas prop. eléctricas. El ↑% Pb
absorbe los RX, el alto índice de refracción es útil en
lentes aromáticas. Vidrio para cristal decorativo...