Sinterização em estado sólido

Como a cerâmica tradicional, a cerâmica avançada é densificada a partir de pós pela aplicação de calor - um processo conhecido como sinterização. Ao contrário da cerâmica tradicional, no entanto, os pós avançados não são ligados pela ação de dissolução de partículas de líquidos vítreos que aparecem em altas temperaturas. Em vez disso, a sinterização em estado sólido predomina. Nesse processo, a matéria das partículas adjacentes, sob a influência do calor e da pressão, difunde-se para as regiões que crescem entre as partículas e, finalmente, as unem. À medida que os limites entre os grãos crescem, a porosidade diminui progressivamente até que, em um estágio final, os poros se fechem e não estejam mais interconectados.

Como nenhuma fase vítrea é necessária na sinterização em estado sólido para unir partículas, não há vidro residual nos limites de grão da cerâmica densa resultante que degradaria suas propriedades. Como resultado, as cerâmicas avançadas têm propriedades aprimoradas - por exemplo, resistência ou condutividade - em relação às contrapartes tradicionais sinterizadas por líquidos, especialmente a temperaturas elevadas.

No entanto, embora os poros localizados nos limites dos grãos possam ser eliminados pela difusão dos mesmos, os poros deixados dentro dos grãos em crescimento são extremamente difíceis de eliminar, não importa quanto tempo o objeto seja sinterizado. Por esse motivo, os auxiliares de sinterização são frequentemente usados ​​para aprimorar a sinterização de cerâmicas avançadas. Na sinterização de líquidos reativos ou líquidos transitórios, um aditivo químico produz um líquido temporário que facilita os estágios iniciais da sinterização. O líquido é subsequentemente evaporado, reabsorvido pelas partículas sólidas ou cristalizado em um sólido.

A sinterização em estado sólido também é auxiliada por aditivos químicos. Um exemplo clássico é a sinterização de envelopes de lâmpadas de alumina para iluminação pública de vapor de sódio. O envelope da lâmpada deve poder conter a descarga quente de sódio e, ao mesmo tempo, deve ser transparente, ou pelo menos translúcido, à luz visível. As propriedades refratárias necessárias podem ser encontradas na alumina, mas o material não sinteriza a translucidez, e os poros residuais que permanecem nos grãos atuam na dispersão da luz. Com a magnésia como auxiliar de sinterização, no entanto, a alumina sinteriza a translucidez. Aparentemente, a magnésia diminui a migração dos limites dos grãos durante a sinterização. Os poros permanecem nesses limites e são eliminados pela difusão dos limites dos grãos. Porosidades extremamente baixas podem ser alcançadas.

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