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Low pressure injection moulding of aqueous ceramic suspensions

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Avances en cerámicas con el moldeado por inyección a baja presión

Los métodos tradicionales para dar forma a materiales cerámicos para ingeniería implican la deformación de mezclas líquidas de polvo que contienen líquidos orgánicos peligrosos utilizados como medio de suspensión. El moldeado por inyección de suspensiones acuosas ha proporcionado a los socios del proyecto AQUIMCER un método respetuoso con el medio ambiente que reduce de forma drástica las necesidades de ligante.

Tecnologías industriales

En la actualidad, el moldeado a partir de materiales en polvo se utiliza básicamente para la fabricación de componentes complejos destinados a usos industriales. Sin embargo, los campos de aplicación de piezas moldeadas a partir de polvos cerámicos no arcillosos se han ido extendiendo progresivamente desde la industria de la automoción y la ingeniería de precisión hasta la industria de la porcelana. Al utilizarse en conjunción con materiales no arcillosos, el moldeo por inyección a baja presión generalmente implica procesos sucesivos de mezcla, evaporación y descomposición de la mezcla de polvo, que contiene pequeñas cantidades de aditivos gelificantes. Estos aditivos no contaminantes, que forman un gel consistente al enfriar la suspensión cerámica caliente, son similares a los que se utilizan en la industria alimentaria. Durante el proyecto AQUIMCER se han realizado avances importantes en la preparación de suspensiones acuosas estables de polvos cerámicos no arcillosos con un elevado contenido de partículas sólidas sin precedentes. Más en concreto, la carga sólida de las suspensiones acuosas de óxido de aluminio (Al2O3) ha aumentado hasta el 96% en peso. Por otra parte, el uso de polvo fino de Al2O3 con tamaño de partículas de menos de una micra (μm) garantiza un nivel de desgaste reducido de los equipos de mezcla e inyección durante el procesamiento de los polvos. La investigación dirigida por el socio del proyecto Ceramica Industriale F.E.R. en Italia ha demostrado concluyentemente la capacidad de las suspensiones acuosas de Al2O3 coloidal para evaporarse rápidamente, dejando tras de sí cantidades mínimas de residuos carbonosos. La adhesión obtenida entre el aditivo ligante y las partículas de polvo es la más alta posible de modo que las fuerzas centrífugas que se producen durante el proceso de inyección no provocan la separación de los dos componentes. A su vez, la baja viscosidad de estas suspensiones contribuye a reducir el número y el tamaño de los defectos, así como la distorsión de las formas durante la sinterización. Las adecuadas propiedades para la inyección en molde, así como el sinterizado isótropo que se consigue con cerámicas de alúmina, hace que esta atractiva tecnología de conformado tenga una muy buena capacidad de aplicación a polvos cerámicos de materiales no óxidos, tales como el nitruro de silicio (Si3N4).

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