L'effetto della sinterizzazione sulla ceramica è principalmente quello di ridurre la porosità e migliorare varie proprietà come la resistenza, la conducibilità elettrica, la trasparenza e la conducibilità termica. Questo processo prevede il consolidamento delle particelle di ceramica attraverso il calore e talvolta la pressione, che porta a un materiale più denso e resistente.
Riduzione della porosità:
Durante la sinterizzazione, la diffusione degli atomi fa sì che l'interfaccia tra le particelle di polvere scompaia, formando una connessione a collo ed eliminando infine i piccoli pori. Questa densificazione è guidata dalla diminuzione dell'energia libera totale dovuta alla riduzione dell'area superficiale e dell'energia libera superficiale. La sostituzione dell'interfaccia solido-vapore con un'interfaccia solido-solido abbassa lo stato energetico del materiale. Questo processo è più efficace con le dimensioni delle particelle più piccole, a causa delle maggiori variazioni di energia associate ai raggi di curvatura più piccoli.Miglioramento delle proprietà del materiale:
L'area di legame associata alle dimensioni delle particelle è fondamentale per proprietà come la resistenza e la conduttività. La sinterizzazione consolida la struttura polverosa del materiale, portando a una riduzione della porosità e a un aumento della densità. Questo consolidamento è favorito dalle alte temperature e può essere ulteriormente potenziato dalla presenza di una fase liquida durante la sinterizzazione. Ad esempio, l'ossido di zirconio si trasforma dallo stato cristallino monoclino a quello politetragonale durante la sinterizzazione, aumentando in modo significativo la densità, la resistenza e la traslucenza.
Variabili di controllo:
Le variabili chiave controllate durante la sinterizzazione sono la temperatura e la dimensione iniziale dei grani, poiché la pressione del vapore dipende dalla temperatura. L'applicazione della pressione può ridurre il tempo di sinterizzazione e la porosità risultante, anche se con alcune tecniche e materiali è possibile sinterizzare senza pressione.
Applicazione nella produzione di ceramica:
