Síntesis por vía húmeda de partículas abrasivas de Al2O3-α microcristalinas mediante el método Sol–Gel

Abstract

RESUMEN: Se sintetizaron granos abrasivos de Al2O3-α por medio del método sol-gel partiendo de Al2(SO4)3·18H2O, tratados térmicamente mediante un proceso de sinterización en dos etapas (1300- 1100°C), empleando MgO, CaO, SiO2 y CuO como aditivos para mejorar la cinética de sinterización y Al2O3-α (300 nm) como semilla de cristalización. Finalmente se evaluaron seis sistemas con algunas diferencias en sus composiciones de los cuales se seleccionaron los sistemas 4 y 5 para ser analizados y caracterizados pues los restantes no presentaban las características requeridas. Mediante la técnica de DRX se identificaron las fases presentes luego del proceso de sinterización. Se logró concluir que la composición de los granos es principalmente alúmina en fase Alpha (α). La morfología y el tamaño de grano se determinaron mediante SEM. Se hicieron análisis morfológicos a los seis sistemas, y se evidenció que las partículas correspondientes a los sistemas S1, S2 y S3, quienes no contenían CuO como aditivo, no lograron conformar un sólido compacto y en cambio se observaron agregados de polvos atribuidos a una etapa de pre-densificación, mientras que los sistemas S4, S5 y S6 logran formar una estructura. Con un análisis termogravimétrico (TGA) se evaluó la estabilidad térmica del material y se identificaron los cambios de pendientes asociados a las transformaciones que ocurrían en el gel por efecto de la temperatura. La dureza de los granos se midió por un ensayo de microindentación para fines comparativos con la muestra comercial. La densidad fue medida mediante el principio de Arquímedes, el cual arrojó un valor de 3,6 g/cm3, lo que representa aproximadamente el 93% de la densidad teórica reportada. Para evaluar las propiedades funcionales de los granos abrasivos se fabricaron dos abrasivos recubiertos, en un respaldo de fibra de celulosa vulcanizada por medio del método de spin coating . Se estableció el factor de esmerilado (Gr) de la muestra S5 para ser comparado con el Gr de los granos comerciales, dando como resultado un valor levemente menor con respecto al producto comercial. Resultados que se esperaban debido a las diferencias en sus propiedades físicas como la densidad y la dureza, identificadas mediante los ensayos de caracterización previamente realizados, lo cual está relacionado directamente la tendencia al desgaste del material. Palabras Claves: Microcristalinas, sistemas inorgánicos, partículas abrasivas, vía húmeda.