Materiais Cerâmicos 1ª parte

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Materiais Cerâmicos
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CERÂMICA
Vem do grego keramikos, que significa material queimado, indicando a necessidade de tratamento térmico para adequar as propriedades.
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Classificação dos materiais cerâmicos
Fonte: Callister, 2002.
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Cerâmicos
São geralmente uma combinação de elementos metálicos e não-metálicos.
Geralmente são óxidos.
São geralmente isolantes de calor e eletricidade.
São mais resistentes que metais e polímeros a altas temperaturas.
Quanto às propriedades mecânicas, são duros, porém frágeis.
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1. A principal Matéria Prima dos Produtos Cerâmicos
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Argila: principal matéria prima
Argilominerais são os minerais constituintes característicos das argilas, geralmente cristalinos. São essencialmente silicatos de alumínio hidratados, contendo outros elementos como ferro, magnésio, cálcio, sódio, potássio e lítio. Estes elementos estão presentes geralmente na forma de óxidos.
A argila é um material natural, terroso e de granulação fina. Constituída essencialmente por argilominerais.
Os argilominerais geralmente dão nomes as argilas.
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Argila: principal matéria prima
 São aluminossilicatos – alumina (Al2O3 ) e sílica (sio2) , os quais contem água quimicamente ligadas.
 Presença de impurezas (geralmente óxidos- Ca, Ba, Na, K, Fe)
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Podem ser encontradas na natureza e em grande abundância, em uma diversidade de cores.
Podem ser encontradas no local onde se formaram, ou removidas do local original de formação e depositadas em outro lugar. As primeiras são denominadas de RESIDUAIS ou PRIMÁRIAS e as últimas de TRANSPORTADAS, SECUNDÁRIAS ou SEDIMENTARES.
São de baixo custo.
Argila: principal matéria prima
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São muitos os tipos de argila.
Segundo o “American Ceramic Society” as argilas podem ser divididas em 58 tipos.
Os tipos de maior interesse são as argilas CAULÍNITICAS, ILÍTICAS, BENTONÍTICAS e BALL CLAYS.
Possuem estruturas relativamente complicadas.
Estrutura em camadas.
Tipos de argila
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Baixa Pureza x Alta pureza
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Granulometria
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Argilominerias
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2. Sua Composição e sua Estrutura
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Estrutura da caulinita
Micrografia da caulinita
Caulinita vista no microscópio
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Estrutura da Bentonita
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3. Os materiais cerâmicos
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Produtos cerâmicos
Cerâmica vermelha ou produtos cerâmicos estruturais
Cerâmica branca
Tijolos, azulejos, telhas, ladrilhos de piso e tubulações de esgoto
Porcelanas, louças de mesa, azulejos, pastilhas para revestimento externo e louça sanitária
Refratários
Tijolos refratários para fornos e churrasqueiras
Vidros
Cimentos
Luciana Amorim – DEMa/CCT/UFCG
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Matérias-primas utilizadas para fabricação dos produtos cerâmicos
 Além das argilas, muitos produtos também contêm alguns ingredientes não-plásticos, como o quartzo, e um fundente, como o feldspato.
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Cerâmica Vermelha
Cerâmica vermelha ou cerâmica estrutural são peças cerâmicas onde o principal componente é a argila apresentando em sua maioria uma coloração avermelhada devido a presença de óxido de ferro. São peças tais como: tubos cerâmicos(manilhas), lajotas, ladrilhos, tijolos, telhas, elemento vazado, tijolos estruturais e outros. 
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http://holamaq.com.br
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TELHAS ESMALTADAS COLORIDAS
No mercado são encontradas telhas coloridas esmaltadas de 3 tipos:
Telhas de Cerâmica Esmaltadas
Telhas de Cerâmica com Revestimento de Poliéster
Telhas tipo Gres
Em todos os tipos, as telhas são produzidas em diversas cores, sua permeabilidade é baixa, e seu aspecto visual é mantido por mais tempo.
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Telhas Cerâmica esmaltadas
O processo pelo qual as telhas em seu estado natural recebem uma camada colorida (também chamada Camada Vítrea) para proteção e embelezamento.
Devido a essa camada vítrea, obtém-se uma qualidade superior no produto e maior  resistência  ao  envelhecimento precoce tão comum nas telhas naturais. 
O esmalte ou cobertura vitrificada são compostos inorgânicos, à base de tintas e corantes.   É  aplicado  no processo de esmaltação sobre as telhas durante a queima no forno a 970°C, conhecido como  tecnologia  de biqueima.  Ocorrem as transformações físicas  e  químicas  à  fusão do esmalte na superfície da telha, tornando-as vitrificadas. 
O que é telha esmaltada  
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Telhas esmaltadas
http://holamaq.com.br
https://www.lacobertura.com.br
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Também são telhas de cerâmica tradicionais, porém recebem pintura eletrostática de poliéster em sua superfície, e voltam a ser queimadas em baixa temperatura.
TELHAS DE CERÂMICA COM REVESTIMENTO DE POLIÉSTER
https://www.ceramicareynaldo.com.br
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É o tipo mais novo no mercado, começou a ser difundido a poucos anos.
Nesse tipo de telha é utilizado argila microgranulada prensada, com equipamentos de alta capacidade de compactação, é aplicado o esmalte e a queima é feita de uma única vez (monoqueima), em alta temperatura (1150°C), fundindo assim o esmalte com a telha.
TELHAS TIPO "GRES"
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CERÂMICA BRANCA
Cerâmica Branca - São produtos cerâmicos obtidos através de argilas quase isentas de óxido de ferro, apresentando cor branca ou creme claro quando queimadas a temperaturas usuais de 950 ou 1250oC. 
       
A cerâmica branca geralmente apresenta uma cobertura que é um esmalte cerâmico constituído de um vidro, um pigmento ou um vidrado. 
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Argila para cerâmica vermelha X Argila para cerâmica branca
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MATERIAIS REFRATÁRIOS 
Este grupo compreende uma diversidade de produtos, que têm como finalidade suportar temperaturas elevadas nas condições específicas de processos e de operação dos equipamentos industriais, que em geral envolvem esforços mecânicos, ataques químicos, variações bruscas de temperatura e outras solicitações.
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São conhecidos também como materiais refratários os isolantes térmicos.
Materiais Refratários 
Material isolante térmico é aquele cuja característica principal é a capacidade de impedir trocas de calor entre duas regiões submetidas a temperaturas diferentes. 
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 Revestimentos de fornos, fornalhas e caldeiras
 Isolamento de reator químico
Tampas de caldeiras
 Isolamento secundário de fornos de vidro
Materiais Refratários 
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Fibra Cerâmica
Manta isolante fabricada a partir da fibra cerâmica (eletrofusão de 48% de alumina com 52% de sílica com temperatura de aproximadamente 2000ºC ).
Forno Têmpera - Reconstrução de Alvenaria em tijolo e teto em fibra cerâmica.
As fibras cerâmicas são materiais de baixa densidade, de alta capacidade de armazenar calor, baixa condutividade térmica e excelente resistência ao choque térmico.
http://www.masterprime.net
http://www.firstfornos.com.br
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Trata-se de uma fita para isolamento térmico, destinada a trabalhos sob temperatura elevada, suportando trabalhar sob temperatura de até 1260ºC. É uma fita de fácil manuseio e aplicação. É a melhor opção para quem procura um material para substituir a fita de amianto. Fabricada na padronagem tipo tela, o que lhe confere boa resistência mecânica, é composta com fios de fibra cerâmica.
Aplicações usuais
 Isolamento térmico de equipamentos;
 mangueiras;
 cabos elétricos;
 tubulações e
 revestimento de escapamento automotivo.
FITA DE FIBRA CERÂMICA
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- Cadinhos
- Artigos para laboratório
 Tubos de proteção para termopares
 
Outros Materiais Refratários 
http://seleeac.com
http://www.earthwaterfire.com
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VIDRO
http://divitemper.com.br
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Composição do vidro
O vidro é uma substância inorgânica, homogênea e amorfa, obtida através do resfriamento de uma massa a base de sílica em fusão. A sucata de vidro, limpa e selecionada, é usada para auxiliar a fusão.
Sílica (SiO2) - 72% Matéria prima básica (areia) com funçãovitrificante.  Alumina (Al2O3) - 0,7% Aumenta a resistência mecânica.
 Sódio (Na2SO4) - 14% Aumenta a resistência mecânica.
 Cálcio (CaO) - 9% Proporciona estabilidade ao vidro contra ataques de agentes atmosféricos.
  Magnésio ( MgO) - 4% Garante resistência ao vidro para suportar mudanças bruscas de temperatura e aumenta a resistência mecânica.
Potássio (K2O) - 0,3%
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 A escolha do vidro está relacionada aos aspectos de finalidade, conforto térmico e acústico, proteção contra radiação solar, segurança, enfoque estético, etc.
 A finalidade vai indicar o tipo de vidro mais adequado para cada situação.
 O vidro comum se obtém por fusão em torno de 1.250 ºC de dióxido de silício, (SiO2), carbonato de sódio (Na2CO3) e carbonato de cálcio (CaCO3).
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Principais características
Reciclabilidade;
Transparência (permeável à luz);
Dureza;
Não absorvência (impermeável à fluidos);
Ótimo isolante elétrico;
Baixa condutividade térmica;
•Recursos abundantes na natureza;
•Durabilidade.
Vantagens
•Reciclável;
•Higiênico;
•Inerte;
•Versátil;
•Impermeável;
•Transparente.
Desvantagens
Fragilidade;
Preço mais elevado;
Peso relativamente grande;
Menor condutibilidade térmica;
Dificuldade no fechamento hermético;
Dificuldade de manipulação.
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Classificação dos Vidros
Vidro de Silicato
É um tipo de vidro formado de SiO2 pura, tem alto ponto de fusão.
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Vidro Temperado
É um tipo de vidro que passou por tratamento térmico (têmpera) ou químico para modificar suas características como a dureza e resistência mecânica.
Os vidros temperado são mais rígido, tem maior resistência térmica e se estilhaça em pequenos fragmentos quando é danificado.
http://artminasvidracaria.blogspot.com
http://www.vidrofort.ind.br
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Vidro Laminado
É um tipo de vidro de segurança composto por duas ou mais placas de vidro, que são unidas por uma ou mais camadas intermediárias de polivinil butiral (PVB) ou resina. 
Quando quebrado, os estilhaços ficam presos nesta camada intermediária. Esta característica produz efeito de uma "teia de aranha" quando o impacto não é totalmente suficiente para furar o vidro.
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Exemplos de Vidros Laminado
http://www.novvaaprimatic.com.br
http://www.cristalplano.com
https://viminas.com.br
https://www.sitedecuriosidades.com
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Vidro Aramado
É um tipo de vidro fabricado com uma tela de arame embebida, com a finalidade de aumentar sua resistência e conceder maior segurança para seus usuários.
http://laminadoglass.com
http://www.bearglassnj.com
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Sua composição de aproximadamente 4% de Na2O, 13% de B2O3, 2% de Al2O3 e 81% de SiO2, aliada ao método de fabricação, permite que suportem substâncias altamente reativas e corrosivas. 
Vidro Borossilicato 
É um tipo de vidro resistente ao calor e aos produtos químicos, sendo usado nos laboratórios e industrias químicas, em equipamento de cozinha, iluminação e em janelas especiais.
http://www.viaathena.pt
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Materiais Vitrocerâmicos
São materiais cerâmicos obtido por técnicas vidreiras e constituído de microcristais dispersos numa fase vítrea.
São obtidos submetendo o vidro comum a temperaturas elevadas (de 500°C a 1000°C ). Este tratamento térmico provoca a sua cristalização. Ao contrário de cerâmicas sinterizadas, não têm poros entre os cristais.
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 O termo vitrocerâmica refere-se essencialmente a uma combinação de vidro com lítio, silício, alumínio e óxidos que produz uma variedade de materiais com interessantes propriedades termomecânicas.
 Possuem maior resistência (não sendo, porém, totalmente inquebráveis) que os vidros comuns uma baixa condutividade elétrica e quase nenhuma dilatação térmica. Ao mesmo tempo apresenta baixa condutividade térmica e resistência a choque térmico.
 Possui algumas aplicações importantes na astronomia (espelhos de telescópios), medicina (ossos e dentes artificiais) e uso doméstico (fogões elétricos).
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Materiais Vitrocerâmicos
Caneca
Grelhador de Prensa.
 Placa de Vitrocerâmica.