Cerâmica_ Processamentos e Aplicações

Prévia do material em texto

Material Cerâmico
Processamentos e Aplicações
Profa. Márcia Silva de Araújo
Classificação quanto às 
Aplicações
Classificação quanto às 
Aplicações
Classificação quanto ao 
Processamento
Classificação quanto ao 
Processamento
Colagem 
de 
Barbotina
Moldagem 
por Sopro
Prensagem
Prensagem
Conformação 
Hidroplástica
VIDROS
Transições
Temperatura X Viscosidade
 Temperatura de 
deformação
 Temperatura de 
tratamento térmico 
(recozimento)
 Temperatura 
amolecimento
 Temperatura de 
trabalho 
 Temperatura de fusão
Faixa de
Trabalho
T
Na2 O
Composição dos Vidros
Moldagem por Sopro
Pré-forma
ou Parison
Etapa de 
prensagem
Etapa de 
sopro
Laminação
Tratamentos Térmicos de 
Vidros 
 Recozimento 
 Têmpera térmica
 Têmpera química
 Cristalização 
Recozimento
 Temperatura de 
tratamento térmico 
(recozimento)Na2 O
É feita em toda peça de 
vidro que passa por um 
choque térmico durante a 
fabricação. A finalidade é 
dissipar as tensões 
congeladas. 
Têmpera 
(Revenimento)Térmica
Tensão de 
compressão
Tensão de 
tração
Têmpera Química
 Etapas
1. Conformação da peça.
2. Imersão da peça em banho de KCl 
aquecido. 
3. Resfriamento lento.
Cristalização
 Etapas :
1. Composição (com TiO2)
2. Conformação da peça amorfa a quente
3. Resfriamento até a temperatura ambiente
4. Nucleação de cristais (na temperatura de 
máxima velocidade de nucleação)
5. Crescimento de cristais (na temperatura 
de máxima velocidade de cristalização)
6. Resfriamento a temperatura ambiente
▪ Material formado: vitrocerâmica
Cristalização
Tratamentos Térmicos de 
Vidros 
 Recozimento – para relaxação de 
tensão de peças conformadas
 Têmperas térmica e química – ganho de 
resistência à tração
 Cristalização – ganho de resistência à 
tração e ao choque térmico 
Cerâmicas não Vítreas 
Classificação quanto ao 
Processamento
Colagem 
de 
Barbotina
Moldagem 
por Sopro
Prensagem
Prensagem
Conformação 
Hidroplástica
Fluxograma de Produção
Argila em pó 
 Moldagem por 
drenagem
Queima
Secagem
Massa cerâmica
Água + aditivos
Prensagem 
isostática
Torneamento
 Spray drying
 Extrusão Preparação da 
suspensão
Moldagem por 
solidificação
Colagem Colagem sob 
pressão
Geleificação Consolidação 
por amido
Massa plásticaMassa fluidaMassa seca
Prensagem uniaxial
Prensagem Isostática
Prensagem Isostática
SAMA, 2007
Prensagem Isostática
Prensagem Isostática
Conformação Hidroplástica
Extrusão (Maromba)
Conformação Hidroplástica
Torneamento 
Por massa plástica
Conformação Hidroplástica
Torneamento Manual
FIESP, 2006
Conformação Hidroplástica
Torneamento Mecânico
Colagem de barbotina 
(Slip Casting)
Colagem de barbotina 
(Slip Casting)
Dynacer, 2007
Colagem de barbotina 
(Slip Casting)
SAMA, 2007
Colagem de barbotina 
(Slip Casting)
Dynacer, 2007
Colagem sob pressão 
(pressure casting)
MORENO, 1997
Colagem sob pressão 
(pressure casting)
Colagem sob pressão 
(pressure casting)
DORST, 2007
Colagem sob pressão 
(pressure casting)
Colagem sob pressão 
(pressure casting)
DORST, 2007
Colagem sob pressão 
(pressure casting)
Potencial da técnica
Máquina Disponível no 
Mercado
Máquina Disponível no 
Mercado
Colagem de barbotina 
(Slip Casting)
Dynacer, 2007
Colagem em fita
Secagem
Quais os fatores que controlam a secagem?
Perda de água 
com retração
Perda de água 
sem retração
Queima 
Mecanismos de densificação
Vitrificação Sinterização
Morfologia de peça Vitrificada
Quartzo
Fase vítrea
Poros
Molita
Sinterização
Mecanismo de transferência de massa
Empescoçamento
Formação de poros no interior dos 
grãos
Morfologia de Peça Sinterizada
Coalescência de partículas por meio de 
empescoçamento para formação de grãos policristalinos 
Vitrificação X Sinterização
Vitrificação Sinterização
Materiais Argilas (alumino 
silicatos) possuem um 
fundente (Feldspato)
Óxidos, Carbetos, Nitretos...
Mecanismo de 
densificação
Formação de fase líquida Transferência de massa no 
estado sólido, sem ou pouca 
fase líquida
Morfologia Cristais embebidos em 
fase vítrea
Grãos
Abrasivo 
 Materiais: diamantes sintéticos, 
alumina, carbeto de silício, carbeto de 
tungnstênio, sílica 
 Propriedades: dureza , resistência ao 
desgaste e tenacidade à fratura
 Tipos:
 Sinterizado
 Resinoso
Abrasivos Sinterizados
Sofre tratamento 
térmico a alta 
temperatura para 
sinterizar e 
densificar o 
abrasivo
Abrasivos Resinosos
As partículas de 
abrasivo são 
conformadas 
usando resinas 
poliméricas a 
baixa 
temperatura 
Refratários
Baixa condutividade térmica, inerte, alta temperatura de 
fusão, não formação de fase líquida na temperatura de uso.
Meio ácido Refratário ácido
Meio básico Refratário básico
Refratários e Isolantes
O Isolante é mais poroso do que o Refratário 
Aglomerantes
 Aglomeranto que possui estabilidade 
em água depois de conformado. Ex: 
cimento e cal
 Aglomerante que dissolve em água 
após moldagem. Ex: gesso
Cimento – Matérias-primas
 CALCÁRIO - constituídos basicamente de 
carbonato de cálcio CaCO3.
 ARGILA - São silicatos complexos contendo
alumínio e ferro. Fornece os componentes
Al2O3, Fe2O3 e SiO2.
 MINÉRIO DE FERRO
 GESSO – Para regular o tempo de pega por
ocasião das reações de hidratação. Sua adição
acontece no final do processo.
Cimento – Matérias-primas
Cimento
http://www.abcp.org.br/basico_sobre_cimento/fabricacao.shtml
Cimento
Compostos do Cimento 
Matéria-primas Compostos 
Formados
Sigla
Calcário  CaO + CO2 3CaO . SiO2 C3S
2CaO . SiO2 C2S
Argila  SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 + H2O 3CaO . Al2O3 C3A
4CaO . Al2O3 . Fe2O3 C4AF
As reações de hidratação destes compostos dão
origem ao processo de endurecimento do cimento.
Compostos do Cimento
Cimento
 Influência dos componentes na resistência à
compressão:
 até 3 dias – é assegurada a resistência pela hidratação dos
aluminatos e silicatos tricálcicos (C3A e C3S);
 até os 7 dias – praticamente a resistência é assegurada pelo
aumento da hidratação do C3S;
 até os 28 dias – continua a hidratação do C3S responsável
pelo aumento de resistência, com pequena contribuição do
C2S;
 acima de 28 dias – o aumento da resistência passa a ser 
devido à hidratação do C2S.
Cimento
A hidratação descreve as reações
entre o cimento e a água gerando um
material sólido, a partir de
transformações dos compostos
químicos desidratados solúveis
presentes no cimento em compostos
hidratados, principalmente C-S-H gel e
portlandita.
Cimento Hidratado
Cimento Hidratado
Agulhas de Etringita
Tipos de Cimentos
 CP I : Cimento Portland Comum
 CP I - S: Cimento Portland Comum com adição
 CP II - E: Cimento Portland Composto com Escória de Alto Forno
 CP II - Z: Cimento Portland Composto com Pozolana
 CP II - F: Cimento Portland Composto com Filler (Calcário)
 CP III: Cimento Portland de Alto Forno
 CP IV: Cimento Portland Pozolânico
 CP V - ARI: Cimento Portland Alta Resistência Inicial
 CP V - ARI: RS Cimento Portland Alta Resistência Inicial e 
Resistente a Sulfatos
Cal
CaCO3
calcinação CaO + CO2
Calcário Cal
CaO + H2O Ca(OH)2 + calor
Cal hidratada
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3
Ciclo da Cal
Gesso
CaSO4.2H2Ocalcinação CaSO4.1/2H2O + ½ H2O
Gipsita Gesso de Paris
Hidratação
2 CaSO4.2H2O 
Gesso hidratado