Glass with a low-melting temperature belonging to the P2O5–CaO–Na2O system, applied as a coating on technical ceramics (alumina, zirconia) and traditional ceramics (porcelain stoneware)

Abstract

This article investigates the development and potential applications of low-melting point lead-free glasses. Their importance is due to strong market demands to comply with the strict international regulations against the use of lead. In this work, a preliminary study of the existing interactions of a low-melting-temperature glass belonging to the P2O5–CaO–Na2O system when it is deposited on different ceramic substrates, both traditional (porcelain stoneware) and technical (alumina and zirconia), has been carried out. The ionic diffusion through the studied interfaces, the phases present, the composition of the glassy phase and the surface morphology of the coating have been studied by Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), with coupled EDX microanalysis. The chemical resistance of the different glassy coatings obtained is also evaluated. The results showed that these new lead-free low-melting-temperature glassy coatings are chemically and mechanically compatible, and promising candidates for applications and markets in a broad range of fields. Resumen: Este artículo investiga el desarrollo y aplicaciones potenciales de los vidrios sin plomo de bajo punto de fusión. La importancia de estos materiales se debe a las fuertes demandas del mercado por las estrictas normativas internacionales contrarias a la utilización del plomo. En este trabajo se ha realizado un estudio preliminar de las interacciones existentes de un vidrio de baja temperatura de fusión, perteneciente al sistema P2O5-CaO-Na2O, cuando se deposita sobre diferentes sustratos cerámicos tanto tradicionales (gres porcelánico) como técnicos (alúmina y circona). Mediante un estudio por microscopía electrónica de barrido con emisión de campo (FESEM) con microanálisis EDX acoplado, se han evaluado la difusión iónica a través de las interfases estudiadas, las fases presentes, la composición de la fase vítrea y la morfología superficial del recubrimiento. Además, se ha evaluado la resistencia química de los recubrimientos vítreos obtenidos. Los resultados muestran que son química y mecánicamente compatibles con las cerámicas tradicionales y técnicas. Estos resultados convierten a estos vidrios sin plomo y de baja temperatura de fusión en prometedores candidatos para un amplio rango de aplicaciones y mercados.

Keywords

• Bajo punto de fusión
• Vidrio libre de plomo
• Recubrimiento
• Alúmina
• Circona
• Gres porcelánico