Influencia del talco y el espodumeno en el procesamiento y propiedades de cerámica triaxial

V.M. COLA; M.F. SERRA; M.F.ACEBEDO; G. SUÁREZ; E.F. AGLIETTI; N.M. RENDTORFF

Olavarria

Congreso; XI Congreso Internacional de Cerámica, Vidrio y Refractarios; 2013

Por más que la fabricación de cerámica triaxial (Arcilla - Cuarzo - Feldespato) es milenaria, hoy en día sigue vigente el interés por elucidar los procesos químicos y físicos que ocurren durante el tratamiento térmico de pastas. Es por esta razón que son de interés científico tecnológico actual los estudios sobre la evolución térmica en formulaciones de pastas triaxiales basados en arcilla. La arcilla, principal material de partida, sufre una serie de transformaciones: de caolinita a meta-caolinita; de meta-caolinita a pre-mullita y de pre mullita a mullita (3Al2O3.2SiO2) a los 600ºC, 980ºC, 1000-1100ºC, respectivamente. Esta mullita resultante es conocida como mullita primaria. Las arcillas naturales presentan como impurezas feldespatos y cuarzo. Dichas impurezas son a su vez adicionadas en la formulación tradicional de una pasta de este tipo. El feldespato se funde alrededor de 1150ºC (dependiendo de la composición química) y forma la fase vítrea que cementa la mullita y la sílice presentes en la mezcla. Esta fase vítrea presenta un composición que contiene principalmente los siguientes átomos Si-Al-Na-K-Ca-O. Las propiedades (viscosidad, mojabilidad, etc.) de esta fase vítrea depende la composición química de la misma y de la temperatura. Asimismo dentro del seno de esta fase vítrea cuando tiene una elevada concentración de átomos de aluminio cristaliza nuevamente mullita, conocida como mullita secundaria. La mullita resultante en este tipo de sistemas es la sumatoria de las dos mullitas descritas, a su vez existe una correlación entre el grado de mullitización y las propiedades de los cerámicos. El rol del feldespato es el de fundente, que en algunos casos es acompañado por otros fundentes secundarios, que modifican la fase vítrea, adelantan el rango de maduración o fomentan la mullitizacion. El objetivo del presente trabajo es el de determinar la influencia de la adición de Espodumeno (E) y talco (T) y mezclas E-T en reemplazo un de una fracción (menor al 25%) del fundente empleado en una formula triaxial modelo de arcilla, cuarzo y feldespato (60-15-25 % p/p respectivamente). Correspondientemente estos reemplazos aportaran cantidades importantes de litio (Li) y magnesio (Mg) a la fase vítrea mencionada anteriormente. Para ello se estudió la evolución de las propiedades estructurales (DRX), texturales (Arquímedes), sinterabilidad (contracción) y mecánicas de los cerámicos elaborados. Se evaluó la influencia en la plasticidad (método de Atterberg) de los reemplazos propuestos, así como la influencia en el comportamiento térmico mediante el análisis termogravimétrico (TG) y Análisis térmico diferencial (ATD) realizados simultáneamente. Se evaluó la resistencia mecánica a la flexión en 3 puntos y el módulo de elasticidad dinámico mediante la técnica de excitación por impulso de los materiales elaborados. Las materias primas empleadas fueron todas de disponibilidad industrial a nivel local. Se establecieron los cambios químicos. Se pudo determinar la temperatura a la cual suceden dichos cambios como la deshidratación, deshidroxilación, transformación del cuarzo (α↔β), la formación de metacaolínita, y la mullitización. Y la influencia de la adición de los fundentes secundarios. En particular la formación de mullita se vio influenciada por el reemplazo de una parte del feldespato. Del mismo modo se vieron modificados la sinterabilidad y el rango de maduración. Obteniéndose cerámicos densos a menores temperaturas. Cabe destacar el bajo módulo de elasticidad obtenido con los fundentes secundarios estudiados lo que probablemente influenciara la resistencia al choque térmico de estos materiales. Enfoque que se llevará adelante en una segunda parte de este trabajo.