Síntesis y caracterización de materiales cerámicos compuestos por caolín y alúmina (2014)
En este trabajo reportamos la preparación, la caracterización eléctrica y estructural, el análisis morfológico y las medidas de dureza de materiales compuestos de caolinita Al2(Si2O5)(OH)4 y alúmina Al2O3. Las muestras cerámicas fueron preparadas a partir de mezclas de óxidos precursores iniciando con 100% de alúmina, la concentración de caolinita se fue incrementando en pasos de 10% hasta completar el 100 %. Las muestras fueron sinterizadas por el método de reacción de estado sólido a las temperaturas de 1150, 1250 y 1350 °C. Para determinar la estructura cristalina de las muestras se realizo el análisis cristalográfico mediante la difracción de rayos-X y el análisis de fases semicuantitativo. Se encontró que las muestras de alúmina son estables a las diferentes temperaturas de síntesis. Las muestras de caolinita al 100% sufren un cambio de fase dependiendo de la temperatura de sinterizado, encontrando que a 1350 °C se produce 87% de mullita y 13% de cristobalita. La presencia de cuarzo fue solamente detectada en muestras con 100% de caolinita para temperaturas de sinterizado de 1150 y 1250 °C. Todas las muestras con una mezcla de alúmina y caolinita muestran las presencia de mullita, la cual se incrementa cuando el contenido de caolinita es alto o cuando se incrementa la temperatura de sinterizado. Esto nos permite inferir que la introducción de alúmina optimiza el proceso de formación de mullita debido a la reacción del SiO2 que sobra de la caolinita. La muestra con 100% de alúmina tiene una dureza Mohs de aproximadamente 5, y está se incrementa con el contenido de caolinita, hasta alcanzar una dureza de cerca de 6 para la muestra con 100% de caolinita. La constante dieléctrica de estos materiales es de aproximadamente 27.82. También se realizaron estudios de la influencia en las propiedades estructurales y mecánicas debida a la incorporación de óxido de cobalto Co3O4 y óxido de magnesio MgO en las muestras cerámicas preparadas a 1350 °C. En las muestras cerámicas fabricadas con 70% de caolín y 30% de alumina, la incorporación del Co3O4 y MgO se realizó en incrementos del 4% hasta llegar al 20 %. En todas las muestras cerámicas con Co3O4 se encontró la presencia de mullita. Se determinó que la alúmina y cristobalita disminuyen cuando la concentración de Co3O4 se aumenta debido a la formación de la espinela de cobalto. Para las muestras cerámicas con MgO en concentraciones superiores al 12% se observa la aparición de la corderita y la desaparición de la mullita. En estas muestras se encontró que la alúmina reacciona con el magnesio para formar el espinel de magnesio. Finalmente, con algunos de los materiales estudiados se fabricaron crisoles, encontrándose que sirven para la preparación de muestras de Y BaCuO por el método de reacción de estado sólido, ya que de acuerdo al análisis de rayos-X se encontró que no presentan ninguna reactividad química.