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Materiais cerâmicos Composição química e propriedades de cerâmicas brancas e vermelhas, vidros e cimentos.brancas e vermelhas, vidros e cimentos. I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução Os materiais cerâmicos podem ser definidos como sendo materiais formados por compostos de elementos metálicos: (Al, Na,K, Mg, Ca, Si, etc.)(Al, Na,K, Mg, Ca, Si, etc.) e um dos cinco seguintes elementos não‐metálicos: (O, S, N, C e P) EssesEsses elementoselementos sãosão unidosunidos porpor ligaçõesligações fortesfortes iônicasiônicas e/e/ouou covalentescovalentes.. I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução CaracterísticasCaracterísticas geraisgerais dos dos materiaismateriais cerâmicoscerâmicos Devido às suas ligações iónicas e/ou covalentes as características típicas dos cerâmicos são: AltAlt dd‐‐AltaAlta durezadureza;; ‐‐BoaBoa resistênciaresistência mecânicamecânica ((resistênciaresistência àà compressãocompressão MAIORMAIOR queque resistênciaresistência àà traçãotração));;traçãotração));; ‐‐RupturaRuptura frágilfrágil;; ‐‐AltaAlta estabilidadeestabilidade químicaquímica ee térmicatérmica;;AltaAlta estabilidadeestabilidade químicaquímica ee térmicatérmica;; ‐‐BaixasBaixas condutividadescondutividades térmicatérmica ee elétricaelétrica;; ‐‐CristalizamCristalizam comcom maiormaior dificuldadedificuldade queque metaismetais ((reaçõesreações lentaslentas estruturasestruturas maismais complexascomplexas)).. I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução Na construção civil, os materiais cerâmicos abrangem uma grande variedade de substâncias usadas na sua forma natural e processadasde substâncias usadas na sua forma natural e processadas. I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução PropriedadesPropriedades dos dos materiaismateriais cerâmicoscerâmicos: : •Alta resistência a corrosão e a altas temperaturas; •Mais leves que a maioria das ligas metálicas;•Mais leves que a maioria das ligas metálicas; •Alta dureza; M té i i b d t•Matéria‐prima abundante. •Aplicação nas mais diversas áreas: construção civil, automotiva, á i i f á i l ô i di i ili i õaeronáutica, informática, eletrônica, medicina, militar, comunicações, química e etc... I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução PropriedadesPropriedades dos dos materiaismateriais cerâmicoscerâmicos: : I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução EstruturaEstrutura dos dos materiaismateriais cerâmicoscerâmicos: : I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução ClassificaçãoClassificação quantoquanto à à aplicaçãoaplicação dos dos materiaismateriais cerâmicoscerâmicos I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução Cerâmica tradicional x avançadaCerâmica tradicional x avançada Cerâmica Matérias‐ primas Estrutura Propriedades Processamento Aplicações Tradicional (silicatos) naturais, minerais industriais (<98% não‐ uniforme, porosa mecânica, estética olaria, colagem, prensagem, extrusão, queima construção, produtos domésticos (<98% pureza) Avançada (alto de‐ produtos químicos homogêne a menos elétrica, magnética prensagem isostática eletrônica, estrutural(alto de sempenho, alta tecno‐ logia) químicos industriais (>98% pureza) a, menos porosa magnética, nuclear, ótica, mecânica, térmica, química isostática, moldagem por injeção, sinterização, ligação por reação estrutural, química, refratários química, biológica por reação I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução Processos de Fabricação de Materiais CerâmicosProcessos de Fabricação de Materiais Cerâmicos I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução Processos de Fabricação de Materiais CerâmicosProcessos de Fabricação de Materiais Cerâmicos • Prensagem simples: pisos e azulejos • Prensagem isostática: vela do carroPrensagem isostática: vela do carro • Extrusão: tubos e capilares, tijolos baianos • Injeção:pequenas peças com formas complexas e rotor de turbinas • Colagem de barbotina: sanitários, pias, vasos, artesanato í• Torneamento: xícaras e pratos I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução Processos de Fabricação de Materiais CerâmicosProcessos de Fabricação de Materiais Cerâmicos I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução Processos de Fabricação de Materiais CerâmicosProcessos de Fabricação de Materiais Cerâmicos SSecagem Na secagem ocorre perda de massa e retração pelade massa e retração pela remoção gradativa de umidade. A peça seca pode passar por uma etapa depassar por uma etapa de acabamento: – acabamento superficial e montagem das peças (pormontagem das peças (por exemplo, asas das xícaras). – aplicação de esmaltes ou vidrados. I t d ãI t d ãIntroduçãoIntrodução Processos de Fabricação de Materiais CerâmicosProcessos de Fabricação de Materiais Cerâmicos Q iQueima As peças são queimadas geralmente entre 900°C e 1400°C. Esta temperatura depende da composição da peça e das propriedadestemperatura depende da composição da peça e das propriedades desejadas. Durante a queima ocorre um aumento da densidade e da resistência mecânica devido à combinação de diversos fatores ou fenômenos como:fenômenos como: – Eliminação do material orgânico (dispersantes, ligantes, material orgânico nas argilas) pela sua decomposição – Formação de novas fases (formação de alumina, mulita e vidro aFormação de novas fases (formação de alumina, mulita e vidro a partir das argilas) – Sinterização (eliminação da porosidade e densificação) C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais SilicatosSilicatos C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais SilicatosSilicatos Composição química dos principais componentes presentes em alguns silicatos cerâmicos C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais SilicatosSilicatos C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais SilicatosSilicatos C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais SilicatosSilicatos C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais SilicatosSilicatos C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais SilicatosSilicatos C â i t di i iC â i t di i i ArgilomineraisArgilominerais x Argilax Argila Cerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais • Os argilominerais são um grupo de silicatos hidratados; • São silicatos hidratados de alumínio, ferro e magnésio com pequenas % de álcalis e alcalinos terrosos. – Álcali = nome dado ás bases especialmente às correspondentes ao Lí, Na, K, Rb e Cs. – Alcalino terroso= metal bivalente (2 valências). Ex.: Ca, Ba, etc. • As argilas são materiais terrosos naturais de baixa granulometria (finas), que adquirem plasticidade quando misturados com uma quantidade limitada de água emisturados com uma quantidade limitada de água e compostas de partículas cristalinas de argilomenerais • Uma argila pode ser composta de 1 ou mais tipos de argilominerais C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Argilas Argilas ‐‐ composição composição • Sílica (SiO2): 40‐80% do total de matéria‐prima; ‐Sílica livre (areia)‐ reduz a plasticidade, o trincamento, a retração e facilita a secagem • Alumina (Al2O3): 10‐40%Alumina (Al2O3): 10 40% ‐ reduz a plasticidade, aumenta a resistência mecânica, e as deformações • Cal (CaO): abaixo de 10% ‐ Cálcio – age como fundente e clareia a cerâmicaCálcio age como fundente e clareia a cerâmica • Álcalis (Na2O e K2O): 10% ‐ reduzem o ponto de fusão e aumentam a porosidade mas reduzem a plasticidade; • Óxido de ferro (Fe O ): <7%• Óxido de ferro (Fe2O3): <7% ‐dá a cor vermelha e age como fundente; • Magnésia (MgO): <1% • Anidrido carbônico (CO)• Anidrido carbônico (CO2) • Anidrido sulfúrico (SO3) C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Outros componentes de cerâmicas tradicionaisOutros componentes de cerâmicas tradicionais Caulim É uma argila composta basicamente de caulinita e haloisita, que apresenta também pequenas quantidades de óxido de ferro e álcalis. Tem a finalidade de clarear as peças e é muito usado em porcelanas. Feldspatos Os feldspatos são aluminosilicatos de sódio (NaAlSi3O8), potássio (KAlSi3O8)Os feldspatos são aluminosilicatos de sódio (NaAlSi3O8), potássio (KAlSi3O8) e cálcio (CaAl2Si2O8). São usados em massas cerâmicas como fundentes. São usados em cerâmica branca, esmaltes cerâmicos, massas de porcelana faianças e outrosporcelana, faianças e outros. C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Outros componentes de cerâmicas tradicionaisOutros componentes de cerâmicas tradicionais Quartzo Forma pura de óxido de silício (SiO2). É um material não plástico que, aop ( 2) p q , ser misturado em massas cerâmicas, diminui a plasticidade das mesmas, e aumenta a resistência das peças. Talco É constituído principalmente por silicato hidratado de magnésio [Mg Si O (OH) ] Aumenta a resistência ao choque térmico o que[Mg3Si4O10(OH)2]. Aumenta a resistência ao choque térmico, o que favorece ciclos de queima rápida. Aumenta também a resistência mecânica das peças. C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Outros componentes de cerâmicas tradicionaisOutros componentes de cerâmicas tradicionais Dolomita A dolomita é um carbonato de cálcio e magnésio [CaMg(CO3)2]. É usada na produção de “biscoitos” (peças) porosos e vidrados cerâmicos. Os óxidos de magnésio e cálcio, clareiam as massas, e diminuem a resistência ao choque térmico. Filitos Sã d i d li i i i fiSão compostos de uma mistura de caulinita, mica moscovita finamente dividida [KAl2(AlSi3O10)(OH)8], e quartzo (SiO2), em proporções variáveis. São materiais de baixa plasticidade e são fundentes, podendo substituir o feldspato. C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cerâmicas a base de argilasCerâmicas a base de argilas PrincipaisPrincipais matériasmatérias primasprimas:: • Feldspato• Feldspato • Sílica e • Argila• Argila C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cerâmicas a base de argilasCerâmicas a base de argilas DeDe acordoacordo comcom oo materialmaterial ee técnicastécnicas utilizadasutilizadas,, asas cerâmicascerâmicas tradicionaistradicionais podempodem serser classificadasclassificadas emem:: a)a) TerracotaTerracota –– argilaargila queimadaqueimada nono fornoforno,, semsem serser vitrificadavitrificada,, emboraembora possapossa serser pintadapintada;; b)b) CerâmicaCerâmica vidradavidrada –– colocaçãocolocação dede umauma camadacamada vitrificadavitrificada sobresobre oo)) çç ff materiaismateriais azulejosazulejos;; c)c) GrêsGrês –– cerâmicacerâmica vidradavidrada,, asas vezesvezes pintadapintada,, feitafeita dede pastapasta dede quartzoquartzo feldspatofeldspato argilaargila ee silicasilica;;quartzoquartzo,, feldspatofeldspato,, argilaargila ee silicasilica;; d)d) FaiançaFaiança –– louçalouça finafina obtidaobtida dede pastapasta porosaporosa queimadaqueimada emem altasaltas temperaturastemperaturas,, esmaltadaesmaltada ee decoradadecorada.. C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cerâmicas a base de argilasCerâmicas a base de argilas Devido a grande variedade de rochas que contem materiais argilosos com composição química variada (pureza) e também as características t t i i d i â i b d il dque estes materiais adquirem, as cerâmicas a base de argilas podem ser classificadas em: a) Cerâmicas brancas (caulim residual e sedimentar) b) Cerâmicas refratárias (caulim sedimentaer e argila refratária) c) Cerâmica vermelha (argila de baixa plasticidade contendoc) Cerâmica vermelha (argila de baixa plasticidade, contendo fundentes) d) Cerâmica de louça (argila plástica, com fundente e vitrificante) C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cerâmicas a base de argilasCerâmicas a base de argilas a) Cerâmica branca: massa de coloração branca, em geral recobertos por uma camada vítrea transparente e incolor: Exemplos: louças de mesa louças sanitárias isoladores elétricos etcExemplos: louças de mesa, louças sanitárias, isoladores elétricos, etc. b) Cerâmica de revestimento: usados para revestimento de paredes, pisos, bancadas, piscinas e ambientes internos/externos. Exemplos: azulejos, pastilhas, porcelanatos, grês, lajotas, etc. c) Cerâmica vermelha: de coloração avermelhada muito empregada na construção civil. Exemplos: tijolos, blocos, telhas, elementos vazados, lajes, etc. d) Cerâmicas refratárias: suportam temperaturas elevadas (>1450OC). Uso em equipamentos industriais (sujeitos a ataques químicos térmicosUso em equipamentos industriais (sujeitos a ataques químicos, térmicos entre outruas adversidades). C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ IntroduçãoIntrodução C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ IntroduçãoIntrodução C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ IntroduçãoIntrodução C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ IntroduçãoIntrodução C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ definiçãodefinição •É definido como um aglomeranteaglomerante hidráulicohidráulico produzido a partir do clinquer e adições de sulfatos de cálcio (gesso) que, em contato com a água, produz umauma reaçãoreação exotérmicaexotérmica dede cristalizaçãocristalização de produtos hidratados, ganhando assim resistência mecânica.p , g •É composto essencialmente por fases cristalinas de tipos de silicatos de Ca e aluminatos de Ca contendo Fe e Al (C S alitasilicatos de Ca, e aluminatos de Ca contendo Fe, e Al (C3S‐alita, C2S‐belita, C3A‐celita ou aluminato e C4AF‐Ferrita ou ferroaluminato) C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ IntroduçãoIntrodução C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ IntroduçãoIntrodução C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ IntroduçãoIntrodução C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ IntroduçãoIntrodução C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ IntroduçãoIntrodução C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ IntroduçãoIntrodução C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ IntroduçãoIntrodução C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ históricohistórico C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ históricohistórico Apesar do desenvolvimento tecnológico, o princípio básico de fabricação permaneceu o mesmo até os dias de hoje. C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento –– panorama brasileiropanorama brasileiro Produção em 2013 71 milhoes de toneladas7 milhoes de toneladas C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento –– panorama brasileiropanorama brasileiro C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionaisCimento Cimento –– panorama brasileiropanorama brasileiro C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento –– panorama brasileiropanorama brasileiro C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais CimentoCimento C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais CimentoCimento C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais CimentoCimento C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais CimentoCimento C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais CimentoCimento C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento ‐‐ fabricaçãofabricação Assistir o vídeo: O O CimentoCimento Produzido pelo Sindicato das indústrias de cimento ‐ SNICp (encontra‐se no plano de aula e também disponível em: http://www snic org br/processo asp)http://www.snic.org.br/processo.asp) C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland ––Hidratação e pegaHidratação e pega C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland ––Hidratação e pegaHidratação e pega C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland ––Hidratação e pegaHidratação e pega C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland ––Hidratação e pegaHidratação e pega C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland –– propriedades/característicaspropriedades/características C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland –– propriedades/característicaspropriedades/características C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland –– propriedades/característicaspropriedades/características C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland –– NormalizadosNormalizados––Tipos básicosTipos básicos C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland –– NormalizadosNormalizados––Tipos especiaisTipos especiais C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland –– NomenclaturaNomenclatura C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland –– Composição dos tipos básicosComposição dos tipos básicos C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland –– Composição dos tipos básicosComposição dos tipos básicos C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland –– AplicaçõesAplicações C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Cimento Cimento PortlandPortland –– AplicaçõesAplicações C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Vidros e Outras Cerâmicas não CristalinasVidros e Outras Cerâmicas não Cristalinas C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais VidrosVidros Cerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais VidrosVidros C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Vidros Vidros ‐‐ composiçãocomposição Cerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Vidros Vidros ‐‐ estruturaestrutura C â i t di i iC â i t di i iCerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Vidros Vidros ‐‐ classificaçãoclassificação Classificação dos vidros, segundo a ABNT NM 293/2004 Cerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Resistente à abrasão Cerâmicas tradicionaisCerâmicas tradicionais Vidros Vidros ‐‐ DurabilidadeDurabilidade Resistente à abrasão. Resistente ao ataque químico. Resistente à chuva ácidaResistente à chuva ácida. O vidro tem boa resistência à maioria dos ácidos com pouco tempo de exposiçãode exposição. Produtos alcalinos podem atacar a composição química da superfície d id (d i / )do vidro (deixam opaco/rugoso). Respingos de soldas ‐ As partículas quentes se fundem com a fí i d id d i d fsuperfície do vidro ou caem deixando um furo. C â i dC â i dCerâmicas avançadasCerâmicas avançadas C â i dC â i dCerâmicas avançadasCerâmicas avançadas Características especiais:Características especiais: C â i dC â i dCerâmicas avançadasCerâmicas avançadas Exemplos:Exemplos: C â i dC â i dCerâmicas avançadasCerâmicas avançadas Exemplos:Exemplos:
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