Procesamiento coloidal de borato de aluminio. Sinterización y propiedades

M. F. HERNÁNDEZ; P. V. LÓPEZ; A. MOCCIARO; D. RICHARD; N. M. RENDTORFF

Congreso; XII Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales SAM-CONAMET; 2024

Los materiales de borato de aluminio (BA: Al18B4O33) tienen grandes perspectivas de aplicación en los campos de componentes estructurales de alta temperatura, cerámica electrónica, materiales compuestos reforzados y materiales de protección contra ondas electromagnéticas, debido a sus propiedades únicas como alta resistencia mecánica y a la corrosión, además de baja conductividad térmica y buena capacidad de absorción de neutrones [1,2]. Este trabajo presenta una ruta de procesamiento coloidal para fabricar cerámicos porosos de BA a partir de polvo micrométrico de BA (~2,0 μm) obtenido previamente mediante reacción de alúmina y ácido bórico a 1200 °C. Las mediciones de potencial Zeta determinan que el punto isoeléctrico de los polvos de BA suspendidos en agua ocurre a pH = 8,5. La caracterización reológica de las suspensiones mostró un comportamiento pseudoplástico con un ciclo tixotrópico, siendo el límite elástico y el valor de tixotropía fuertemente dependientes del contenido de sólidos. Los materiales fueron conformados por colado de la suspensión concentrada óptima (33 % en V/V). La sinterización por encima de la temperatura de formación mostró una disminución en la densidad de los compactos como consecuencia del crecimiento del grano acicular. Se probaron cuatro condiciones de sinterización para seguir la evolución estructural y compositiva. Se ha observado que los tratamientos térmicos hasta 1300 °C no afectan la composición, pero sí la microestructura. A 1400 °C se detecta presencia de alúmina, lo que indica la descomposición inicial de BA. Los materiales sinterizados por debajo de la temperatura de descomposición se caracterizan por microscopía electrónica de barrido, porosimetría de intrusión de mercurio y resistencia mecánica. Los resultados indican que a 1300 °C se logra una microestructura más uniforme y una mejor resistencia a la flexión (σf =22.3 MPa).