Resistencia al desgaste de recubrimientos sol-gel de SiO₂ y SiO₂ - ZrO₂ sobre materiales vitrocerámicos obtenidos por sinterización

Abstract

INTRODUCCIÓNLos vitrocerámicos del sistema Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 (LAS) son conocidos por presentar un coeficiente de expansión térmica (CET) muy próximo a cero (-0,3 -0,9 x10 -6 °C -1 ), elevada resistencia química y buenas propiedades mecánicas (tensión de fractura ~ 150 MPa y módulo de elasticidad ~ 100 MPa) [1,2], factores que les proporcionan un alto valor comercial. Sus aplicaciones más importantes incluyen las placas eléctricas de cocinas vitrocerámicas, espejos para telescopios, protectores de chimeneas y muchas otras aplicaciones donde se requiere una alta resistencia al choque térmico [3,4].El proceso más utilizado para la preparación de materiales vitrocerámicos es la cristalización controlada de los vidrios precursores, obtenidos por fusión, mediante un tratamiento doble de nucleación y crecimiento de cristales [5]. Este proceso permite obtener microestructuras controladas y fases cristalinas específicas que potencian las propiedades del vidrio o bien contribuyen a crear nuevas propiedades. Un método alternativo es la sinterización de micropartículas vítreas con cristalización concurrente [6]. En este caso, durante el proceso de molienda se genera defectos superficiales que actúan como sitios de nucleación preferente durante la sinterización del compacto vítreo. El principal inconveniente es que cuando se inicia el proceso de sinterización suele comenzar la cristalización superficial de las partículas inhibiendo la densificación total del compacto [6]. Por el contrario, este método permite obtener materiales con formas complejas El proceso sol-gel es un método interesante para la producción de recubrimientos vítreos sobre sustratos vitrocerámicos con el fin de mejorar su resistencia al rayado y al desgaste, y proporcionando además un aspecto homogéneo, vidriado y brillante que evite los costosos tratamientos finales de pulido. Este trabajo describe la preparación de recubrimientos de sílice y sílice/ circona por el método sol-gel sobre sustratos vitrocerámicos del sistema Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 (LAS) producidos por sinterización. Los recubrimientos se depositaron por la técnica de inmersión y se caracterizaron mediante microscopía óptica de luz reflejada y elipsometría espectral. Por otro lado, se determinó la dureza y el módulo de elasticidad, además del coeficiente de fricción, la resistencia al desgaste y al rayado de los recubrimientos. Estos resultados se compararon con las propiedades del sustrato sin recubrir. Las capas depositadas confieren al sustrato un aspecto homogéneo, vidriado y brillante, mejorando el aspecto final y evitando el pulido. Sin embargo, estas capas no aumentan la resistencia al desgaste del sustrato, aunque igualan sus características.Palabras clave: sol-gel, recubrimientos, resistencia al desgaste, resistencia al rayado. Scratch resistance of SiO 2 and SiO 2 -ZrO 2 sol-gel coatings on glass-ceramic obtained by sinteringThe sol-gel process is widely used to obtain coatings on glass-ceramic substrates in order to improve the scratch and abrasion resistance, also providing...

Deposición de capas funcionales sobre esmaltes cerámicos mediante la técnica sol-gel (revisión)

“…Soares et al [27] utilizaron la técnica sol-gel para la producción de recubrimientos gruesos de partículas coloides de sílice y sílice/circonio sobre sustratos vitrocerámicos del sistema Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 con el fin de mejorar su resistencia al rayado y al desgaste. La deposición se realizó a una velocidad de extracción de 5 cm/min.…”