Materiais ceramicos e refratarios

Prévia do material em texto

PROFª.: VIVIANA POSSAMAI DELLA SAGRILLO
ENGENHARIA METALÚRGICA
MATERIAIS CERÂMICOS E REFRATÁRIOS
CEFETES
• Introdução; 
• Breve histórico;
• Conceitos de cerâmica; 
• Tipos de matérias-primas;
• Classificação das matérias-primas;
• Classificação das argilas;
• Divisão da cerâmica.
CAPÍTULO I 
INTRODUÇÃO
CERÂMICA é uma combinação perfeita do que os 
antigos gregos consideravam como os quatro 
elementos que constituíam o mundo. 
Ela é cEla é compostaomposta por por terraterra, 
moldada commoldada com águaágua, 
secadasecada ao arao ar e, 
consolidadaconsolidada mediante o fogomediante o fogo..
ORIGEM – ANTIGUIDADE
• A cerâmicacerâmica apareceu pela primeira vez ao redor 
de 15000-10000 anos a.C., no período Neolítico 
[1].
� O material mais antigo e abundante da crosta 
terrestre do qual o homem estava em contato 
constante foi a ARGILA.
�Notaram também que os objetos obtidos com argila 
conservavam sua forma e que quando eram 
expostos ao sol tornavam-se secos e firmes.
�Ocasionalmente “ele” descobriu que podia moldá-la 
com as mãos, conhecendo desta forma a 
propriedade denominada de plasticidadepropriedade denominada de plasticidade. 
�5000 a.C.: artefatos de argila (louça de barro);
�3500 a.C.: torno de oleiro;
�1000 a.C.: porcelana (China).
ORIGEM – ANTIGUIDADE
IDADE CONTEMPORÂNEA
• Séc. 18: porcelana (Alemanha), colagem, 
extrusão, forno túnel;
• Séc. 19: mecanização, microscopia ótica, 
cones pirométricos;
• Séc. 20: raios X, microscopia eletrônica, 
materiais sintéticos, automatização.
11-- CONCEITOS DE CERÂMICACONCEITOS DE CERÂMICA
� Keramos: “coisa queimada” (grego)
� Grinshaw (1971): materiais e artigos fabricados de 
terras que ocorrem naturalmente.
� Kingery (1976): a arte e a ciência da fabricação e 
utilização de artigos sólidos, que possuem em sua 
composição, compostos de materiais inorgânicos não 
metálicos.
11-- CONCEITOS DE CERÂMICACONCEITOS DE CERÂMICA
� Glossário cerâmico: Produtos contendo materiais 
cerâmicos. Classe de produtos inorgânicos, não 
metálicos, que estão sujeitos a condições de alta 
temperatura durante sua fabricação.
� Materiais cerâmicos: materiais contendo compostos 
de elementos metálicos e não metálicos.
Ex.: MgO, SiO2, argilas, (óxidos, nitretos, boretos, 
carbetos, silicetos e silicatos) etc.
11-- CONCEITOS DE CERÂMICACONCEITOS DE CERÂMICA
� Barsoum (1997): compostos sólidos, formados pela 
aplicação de calor, algumas vezes calor e pressão, 
constituídos por ao menos:
– um metal (M) e um sólido elementar não-metálico 
(SENM) ou um não-metal (NM),
– dois SENM, ou
– um SENM e um NM.
11-- CONCEITOS DE CERÂMICACONCEITOS DE CERÂMICA
• Metais (M): Na, Mg, Ti, Cr, Fe, Ni, Zn, Al...
• Não-metais (NM): N, O, H, halogênios, gases 
nobres...
• Sólidos elementares não-metálicos (SENM): 
B, P, S, C, Si, Ge.
11-- CONCEITOS DE CERÂMICACONCEITOS DE CERÂMICA
- M + NM: MgO, Al2O3
- M + SENM: TiC, ZrB2
- SENM + SENM: SiC, B4C
- SENM + NM: SiO2, Si3N4
As cerâmicas não estão limitadas aos compostos 
binários, pois os compostos podem ser complexos: 
Ba(M)Ti(M)O3(NM) – titanato de bárium, 
Y(M)Ba2(M)Cu3(M)O7(NM) e,
Ti3(M)Si(SENM)C2(SENM).
11-- CONCEITOS DE CERÂMICACONCEITOS DE CERÂMICA
Com base nas definições de Kingery e Barsoum, 
cerâmica pode ser definida como: 
“a arte, a ciência e a tecnologia de fabricação de 
compostos sólidos, que são formados pela 
aplicação de calor, e algumas vezes calor e pressão, 
constituídos em grande parte por materiais 
inorgânicos, não metálicos, denominados materiais 
cerâmicos”. 
Figura 1 – Fluxograma esquemático 
genérico dos processos de 
fabricação de cerâmicas tradicionais 
[2].
Mistura
Conformação
Extração das matérias- primas
Secagem
Queima
Classificação
Colagem 
Extrusão 
Prensagem
22-- MATÉRIASMATÉRIAS--PRIMASPRIMAS
� Os materiais cerâmicos são fabricados a partir de 
matérias-primas classificadas em:
• Naturais: não submetidas a tratamentos químicos.
ex.: argila, feldspato.
• Sintéticas: obtidos através de processos 
químicos, a partir de:
– Matérias-primas naturais; 
ex.: bauxita, calcita.
– Outras matérias-primas sintéticas;
ex.: CaO, SiC.
A escolha da matéria-prima para a obtenção de um 
determinado produto dependerá do:
- custo inicial do material,
- aceitação do mercado,
- da disponibilidade (extração, localização), 
- do processo de fabricação (prensagem, colagem),
- das exigências fundamentais de desempenho e,
- preço do produto acabado. 
2.12.1-- MatériasMatérias--primas naturaisprimas naturais
São aquelas utilizadas como extraídas da natureza 
ou que foram submetidas a algum tratamento físico 
para eliminação de impurezas indesejáveis, ou seja, 
sem alterar a composição química e mineralógica 
dos componentes principais.
Essas matérias-primas podem variar largamente em 
composição química nominal e mineral, pureza (% 
variável), propriedades física (tamanho das 
partículas) e custos [6].
2.1.12.1.1-- MatériasMatérias--primas naturais não beneficiadasprimas naturais não beneficiadas
Apresentam uniformidade física e química de 
depósitos naturais. 
Muitas indústrias cerâmicas primitivas eram 
construídas próximas a depósitos naturais, que 
continham a combinação de minerais que poderiam 
ser convenientemente processados para produtos 
acabados. 
Materiais de construção tais como tijolos, telhas e 
algumas porcelanas são exemplos históricos, e muitos 
são até identificados pelo nome regional [6].
2.1.22.1.2-- MatériasMatérias--primas naturais beneficiadas primas naturais beneficiadas 
mecanicamentemecanicamente
Minerais beneficiados mecanicamente para remoção 
das impurezas, aumentando significativamente a pureza 
mineral e a consistência física. 
São usados em grande quantidade para produção de 
materiais de construção, refratários, cerâmicas brancas, 
e algumas cerâmicas elétricas. São usados 
extensivamente como aditivos em esmaltes cerâmicos, 
vidros e matérias-primas para as indústrias químicas [6].
2.22.2-- MatériasMatérias--primas sintéticasprimas sintéticas
São aquelas que individualmente ou em mistura foram 
submetidas a algum tipo de tratamento químico, que pode ser 
calcinação, sinterização ou fusão/redução e as produzidas 
por processos químicos .
• minerais industrializados (85 a 98% de pureza): caulim, 
talco, feldspato, quartzo;
• produtos químicos industrializados (98 a 99,9% de pureza): 
Al2O3, MgO, AlN, SiC, Si3N4, TiO2, ZrO2.
• produtos especiais (>99,9% de pureza): BaTiO3, sílica gel.
O beneficiamento químico reduz os teores de minerais 
acessórios (impurezas) e aumenta a pureza química 
para mais de 99,5%.
A alumina (Al2O3) é o material mais largamente usado 
na química inorgânica e é produzido mundialmente 
para as indústrias de alumínio e cerâmicas usando o 
processo Bayer [6].
Tabela 1 – Matérias- primas naturais e sintéticas [6].
Alumina calcinada (processo Bayer), 
magnésia calcinada, alumina fundida, 
magnésia fundida, carbeto de silício 
(carborundo), carbonato de sódio, 
carbonato de bário, titanatos calcinados, 
óxidos de ferro, ferritas calcinadas, zirconia
calcinada estabilizada, pigmentos de 
zirconia e outras.
Beneficiadas quimicamenteSintéticas
“Ball clay”, caulim, bentonita, talco, 
feldspato, bauxita, cerâmicas “flint”, 
cianita, rutilo, espodumênio, caulim 
calcinado, dolomita, quartzo, zircão, 
volastonita e outras.
Beneficiadas mecanicamente
Argilas vermelhas, argilas “ball clay”, 
bauxita, cianita, bentonita e outras.
Não beneficiados
Naturais
MATÉRIAS-PRIMAS
Composição química de algumas matérias-primas da Tabela 1:
a) argila britânica tipo “ball clay” (% em peso): SiO2 (40-60) ; Al2O3 (25-40); 
Fe2O3 (0,25-4); Na2O (0-0,75); K2O (0,5-4); 
b) Bauxita é o nome dado para a mistura de óxidos de alumínio (minerais) 
composto basicamente de microscópicos cristais de gibbsita (Al(OH)3); diásporo 
AlO(OH) e Al2O3 nH2O; 
c) Cianita: AlSiO5; 
d) Caulim bruto: SiO2 (70,15); Al2O3 (17,76); Fe2O3 (0,84);TiO2 (0,07); MgO
(1,21); CaO (0,56); Na2O (0,62); K2O (5,4); 
e) Feldspatos são alumino-silicatos de Na, Ca, K, e Ba com distintos tipos de 
soluções sólidas e diversos graus de ordenamento. Ex. Albita (NaAlSi3O8), 
Anortita (CaAl2SiO8), Ortoclásio (KAlSi3O8) e Celsiana (BaAl2Si2O8). Composição 
química de um feldespato beneficiado(% em peso): SiO2 (63-77); Al2O3 (13-22); 
Na2O (0,1-11); K2O (0,1-15); outros (CaO, Fe2O3 ) � < 0,2; 
f) Rutilo: TiO2; 
g) Talco: Mg3Si4O10(OH)2; 
h) Dolomita: (Mg,Ca)CO3; 
i) Zircão: SiZrO4
j) Volastonita: CaSiO3; l) Espodumênio: LiAlSi2O6; m) Zircônia: ZrO2.
33-- CLASSIFICAÇÃO DAS MATÉRIASCLASSIFICAÇÃO DAS MATÉRIAS--PRIMAS PRIMAS 
QUANTO À PLASTICIDADEQUANTO À PLASTICIDADE
A plasticidadeplasticidade é definida como: “A propriedade 
que permite que um material mude sua forma, 
sem ruptura, ao se aplicar uma força externa, e 
manter esta forma quando a força é retirada ou 
reduzida” ( Moore, 1965).
As ARGILAS são matérias-primas naturais, de textura 
terrosa, constituídas essencialmente de argilominerais, 
tendo outros minerais como impurezas.
Em função das possibilidades de emprego tecnológico, 
que são influenciadas pela composição mineralógica 
do material, em muitos casos as argilas recebem 
designações como: caulins, bentonitas, argilas 
refratárias, flint-clays e ball clays.
3.13.1-- MatériasMatérias--primas plásticasprimas plásticas
3.1.13.1.1-- ArgilomineraisArgilominerais (Minerais argilosos)(Minerais argilosos)
• são essencialmente silicatos de alumínio hidratadossilicatos de alumínio hidratados
(K2O, Na2O, CaO, MgO, Fe2O3) que, podem ser 
dispersos em partículas finas e que desenvolvem 
plasticidadeplasticidade quando misturados com água. 
Podem conter impurezas como ferro, potássio, lítio etc. 
• Exemplos: caulinita Al2O3.2SiO2.2H2O,
montmorillonita (Al1,67Na0,33Mg0,33)(Si2O5)2(OH)2,
halloysita Al2O3·2SiO2·4H2O, 
pirofilita Al2O3·4SiO2·H2O. illita e esmectita.
• O mais importante argilomineralargilomineral é a caulinitacaulinita
(Al2O3.2SiO2.2H2O). 
• O nome deriva de ““KaoKao-- LinLin”,”, uma colina ao norte da 
China onde foi descoberta pela primeira vez uma argila 
muito pura, de queima branca.
• O tamanho das partículas dos minerais que 
compõem as argilas estão situados 
em uma faixa granulométrica entre 
0,001 e 1 mm0,001 e 1 mm.
Tabela 2 - Efeitos térmicos da queima da caulinita - (Al2O3.2SiO2.2H2O) [1].
Continua a evolução da cristobalita e mulita, a 
última com parâmetros de rede firme, e com a 
composição 3Al3Al22OO33.2SiO.2SiO22..
---------------1200-1400ºC
A estrutura 2Al2Al22OO33.3SiO.3SiO22 se transforma em mulita, 
de composição incerta, com mais liberação de 
sílica, aparecendo como cristobalita.
Reação 
exotérmica
1050-1100ºC
As camadas de meta-caulinita se condensam para 
formar a fase de composição aproximada 
2Al2Al22OO33.3SiO.3SiO22
Reação 
exotérmica
Aprox. 925ºC
Desidratação da caulinita e formação do meta-
caulinita - 2Al2Al22OO33.4SiO.4SiO22..
Reação 
endotérmica
Aprox. 500ºC
Eliminação da “água livre” e retração 
Reação 
endotérmica
Até 200ºC
Tabela 3 - Algumas propriedades dos argilominerais [3].
1250º - 1500 ºC1350º - 1450 ºC1710 ºCRefratariedade
Marrom, vermelha 
ou preta.
Creme, amarelo pálido 
tendendo a cinza ou 
vermelha.
BrancaCor após queima
BaixaMuito boaBoaPlasticidade
Variável, mas 
comparativamente 
grande.
Extremamente pequenasPequenos
Tamanho das 
partículas
Clorita, 
Vermiculita, Mica 
hidratada
MontmorilonitaCaulim
Argilominerais [3]
Propriedades
3.1.23.1.2-- Impurezas presentes nas argilasImpurezas presentes nas argilas
• Quartzo de tamanho de partícula relativamente 
grande, quase sempre superior a 10 µm [2];
• Carbonatos de diversos graus de dispersão 
(tamanho das partículas);
• Feldspatos, principalmente alcalinos e alcalinos 
terrosos;
• Micas não hidratadas, tais como muscovita e biotita;
• Compostos de ferro e titânio;
• Sais solúveis;
• Matéria orgânica [2].
Figura 2 – Argila.
Figura 3 – Argilas.
3.23.2-- MatériasMatérias--primas não plásticasprimas não plásticas
•• As matériasAs matérias--primas não plásticas possuem duas primas não plásticas possuem duas 
funções:funções:
• São adicionadas às argilas muito plásticas. Algumas 
argilas possuindo uma proporção excessivamente 
elevada em partículas colóides, tendendo a trincar 
ou empenar durante a secagem e a queima. A areia 
ou outros materiais duros, finamente moídos, 
adicionados às argilas reduzem a plasticidade 
eliminando tais problemas. 
• Os materiais não plásticos possibilitam que as 
propriedades desejadas possam ser obtidas a 
baixas temperaturas de queima.
• Exemplos: fundentes feldspáticos, carbonatos, 
talco, SiO2, Al2O3.
• Tipo: Silicatos de alumínio anidros
• Composição:
– K2O·Al2O3·6SiO2 (ortoclásio),
– Na2O·Al2O3·6SiO2 (albita), 
– CaO·Al2O3·2SiO2 (anortita).
• Propriedades e aplicação:
– Fundentes, insolúveis em água, formadores de 
fase vítrea em corpos cerâmicos e esmaltes
FeldspatoFeldspato
Tabela 4 - Sílica: formas Sílica: formas polimórficaspolimórficas
Rara na naturezaTridimita
Rara na natureza, importante produto 
manufaturado
Sílica vítrea
Menos comum, mais impura que 
quartzo
Cristobalita
Forma mais comumQuartzo
ObservaçãoMineral
• Tipo: forma mais comum de sílica, cristais de alta 
pureza >10 cm
• Composição: SiO2 (fases α e β)
• Propriedades e aplicação:
– Dureza, alto ponto de fusão, habilidade de 
formar vidro, usado para prover uma massa 
sólida ao redor da qual a fase vítrea mantém o 
corpo coeso (estabilidade dimensional)
QuartzoQuartzo
Funções dos componentesFunções dos componentes
• Argilomineral: plasticidade
ex.: caulinita, ilita
• Silica: estabilidade dimensional
ex.: quartzo
• Feldspato: fundente
ex.: K2O·Al2O3·6SiO2 ortoclásio
44-- Classificação das argilas de acordo com as Classificação das argilas de acordo com as 
suas propriedades e usosuas propriedades e uso
São argilas de cor branca 
ou creme após queima e 
cuja composição se 
aproxima da caulinita. É 
obtida através do 
beneficiamento do minério 
caulim [2].
4.1) Caulins ou argilas china4.1) Caulins ou argilas china
Figura 4 – Caulim.
Tabela 5 – Composição mineralógica de um caulim ou argila 
china.
0,55Feldspato
0,91Goethita
2,04Quartzo
7,10Mica
89,00Caulinita
Porcentagem em peso (%)Compostos
As argilas china constituem o principal 
componente das porcelanas, porque são as 
únicas argilas cujo teor em ferro é suficientemente 
baixo para produzir a cor branca ou translúcida no 
produto queimado [1].
4.2) Argilas refratárias4.2) Argilas refratárias
São aquelas que resistem a altas temperaturas e 
atmosferas agressivas sem perderem a forma 
(sem fundir).
Este grupo inclui várias argilas, porém, as mais 
importantes são as firefire claysclays e as flintflint claysclays [3].
4.2.1) 4.2.1) FireFire claysclays
São argilas estritamente refratáriasargilas estritamente refratárias que se 
apresentam em massas compactas e por moagem 
chegam a ser plásticaschegam a ser plásticas. Contém baixos teores de 
óxidos e hidróxidos de ferro, magnésio e álcalis, e 
são capazes de suportar temperaturas 
superiores a 1500ºC. São compostas basicamente 
por caulinitacaulinita [2].
As fire clays são constituídas essencialmente 
pode caulinita associada a quantidades 
variáveis de quartzo, mica, illita, 
montimorillonita e matéria-orgânica.
Tabela 6 – Variação da composição química das argilas fire clays [3].
< 3Perda ao fogo
5 - 14Álcalis
1 - 5Fe2O3
10 – 40Al2O3
40 – 80SiO2
Porcentagem em peso (%)Compostos
4.2.2) 4.2.2) FlintFlint claysclays
São argilas duras, densas e não plásticasnão plásticas
constituídas especialmente por caulinita muito bem 
ordenada e cristalizada. Baixos teores de ferro e de 
materiais materiais fundentesfundentes, conseqüentemente de alta alta 
refratariedaderefratariedade.
São muito abrasivas e estãoaltamente qualificadas 
como matérias-primas para a indústria de refratários 
[2].
Tabela 7 – Variação da composição química das argilas flint clays [3].
13,9 – 14,2Perda ao fogo
0,2 – 0,3K2O / Na2O
0,1 – 0,2CaO / MgO
1,5 – 3,0TiO2
0,3 – 1,2Fe2O3
37 – 47Al2O3
36 – 45SiO2
Porcentagem em peso (%)Compostos
4.3) 4.3) BallBall claysclays
São argilas de cor branca após a queimacor branca após a queima, 
altamente plásticasaltamente plásticas ee facilmente dispersáveis em facilmente dispersáveis em 
águaágua. 
Uma característica essencial das Uma característica essencial das ballball claysclays é a é a 
fina fina granulometriagranulometria que é a principal razão de sua que é a principal razão de sua 
alta plasticidadealta plasticidade [3].
Sua cor natural varia do azul escuro ao negro 
devido ao elevado teor de materiais orgânicos [2].
As ball clays são compostas basicamente por caulinita, 
associada a mica hidratada e quartzo, montmorillonita, 
matéria orgânica, etc. 
As argilas ball clays são usadas para aumentar a 
plasticidade de outras argilas de queima branca, flint
clays, etc, na fabricação de corpos cerâmicos pela 
indústria de pavimentos e revestimentos cerâmicos. 
São também utilizados na fabricação de engobes, discos 
de esmerilhar, isolantes e na moldagem com areia [2,3].
Tabela 8 – Variação da composição química das argilas ball clays [3].
7 – 15Perda ao fogo
< 1CaO / MgO
< 2Fe2O3
25 – 35Al2O3
45 – 60SiO2
Porcentagem em peso (%)Compostos
4.4) Argilas de cor vermelha após a queima4.4) Argilas de cor vermelha após a queima
São argilas geralmente ilítico-cauliníticas com uma 
proporção média ou alta de óxido de ferro, 
normalmente superior a 5% (em peso). 
São utilizadas principalmente na fabricação de 
ladrilhos, telhas, pavimentos e revestimentos.
4.5) Argilas 4.5) Argilas fundentesfundentes
Estas argilas também podem apresentar 
características muito diferentes, sendo o 
comportamento fundentefundente a única propriedade que 
as une [2]. 
Exemplos: K2O·Al2O3·6SiO2 (albita), 
CaO·Al2O3·2SiO2 (anortita).
As cores na queima das matérias-primas dependem 
fundamentalmente do seu teor em minerais de ferro. 
Este elemento pode estar presente em distintas 
formas: integrado na estrutura cristalina das 
matérias-primas, formando distintos compostos como 
óxidos, hidróxidos, sulfuretos, sais solúveis ou na 
forma de ferro metálico.
55-- FATORES QUE AFETAM AS CORES DAS FATORES QUE AFETAM AS CORES DAS 
ARGILASARGILAS
Em geral, as argilas são as matérias-primas que 
introduzem maiores quantidades de ferro nas 
composições cerâmicas, em especial aquelas 
empregadas para fabricar produtos de queima 
vermelha, onde o teor em Fe2O3 oscila entre 5 e 7%. 
As matérias-primas empregadas nos produtos de 
queima branca apresentam menores teores, 
oscilando entre 1 e 3% em peso de Fe2O3 [2].
Tabela 9 – Minerais de ferro mais comuns nas matérias-primas 
cerâmicas
PretoFe3O4Magnetita
Amarelo latão pálidoFe2SPirita
Laranjaβ.FeO.OHLepidrocrita
VermelhoFe2O3Hematita
Do amarelo ao marromFeCO3Siderita
Do amarelo ao pardo escuroα.FeO.OHGoetita
Do amarelo ao marromFeO.OH.nH2OLimonita
CoresFórmulaMinerais
A presença de sais solúveis nas argilas é outro fator 
que modifica a cor dos produtos cerâmicos não 
vidrados. 
Isto acontece durante a etapa de secagem, onde 
ocorre uma migração destes sais para superfície da 
peça, formando os denominados veios de secagem. 
Estes veios são susceptíveis de consolidarem-se a 
temperaturas elevadas, o que pode modificar a cor do 
produto queimado.
Os sais que mais freqüentemente se encontram nas 
argilas são os sulfatos, cloratos e carbonatos de 
elementos alcalinos (Na, K, etc.) e alcalinos terrosos 
(Ca, Mg, etc.). 
Os sais alcalinos não causam problemas de veios de 
forno, pois durante a queima fundem com facilidade. 
66-- CRITÉRIO DE SELEÇÃO DAS MATÉRIASCRITÉRIO DE SELEÇÃO DAS MATÉRIAS--
PRIMASPRIMAS
O critério de seleção para a escolha das matérias-
primas cerâmicas a serem utilizados em processos 
de obtenção de uma peça depende das propriedades 
desejadas do produto final. 
A pureza, a distribuição do tamanho das partículas e 
a reatividade podem afetar as propriedades dos 
produtos [7].
6.1) Pureza6.1) Pureza
A pureza influencia fortemente as propriedades do 
produto acabado, dentre elas, podemos citar: 
resistência mecânica, resistência à oxidação e as 
propriedades elétricas, magnéticas e óticas. 
Os efeitos das impurezas dependem da composição 
química do material da matriz e da própria impureza, 
de sua distribuição e das condições de serviço 
(tempo, temperatura e ambiente) [7].
6.2) Tamanho das partículas6.2) Tamanho das partículas
A importância do controle do tamanho das partículas, 
esta relacionado diretamente com a técnica de 
consolidação ou moldagem utilizada e, com as 
propriedades do produto final.
A densidade final depende diretamente da distribuição 
do tamanho das partículas e de sua forma.
6.3) Reatividade6.3) Reatividade
A força motriz primária para a densificação do pó 
compactado à temperaturas altas é a mudança na 
energia livre superficial. 
Quanto menor a granulometria das partículas maior a 
área superficial e conseqüentemente a energia livre e, 
portanto há uma grande força termodinâmica capaz 
de reduzir a área superficial através da ligação de 
uma partícula à outra [7].
77-- DIVISÃO DA CERÂMICADIVISÃO DA CERÂMICA
O setor cerâmico é amplo e heterogêneo o que induz 
a dividi-lo em subsetores ou segmentos em função de 
diversos fatores, como matérias-primas, propriedades 
e áreas de utilização. Dessa forma, podemos adotar a 
seguinte subdivisão do setor cerâmico [8]:
CERÂMICAS TRADICIONAISCERÂMICAS TRADICIONAIS
CERÂMICAS AVANÇADASCERÂMICAS AVANÇADAS
7.17.1-- Cerâmica TradicionalCerâmica Tradicional
Engloba os produtos sílico- aluminosos, de baixo custo, que 
são elaborados a partir de matérias- primas naturais e 
costuma ser classificado da seguinte maneira [ABCABC]:
• Cerâmica vermelha,
• Materiais de revestimento,
• Cerâmica branca,
• Materiais refratários,
• Isolantes térmicos,
• Fritas e pigmentos,
• Abrasivos,
• Vidro, cimento e cal.
7.1.17.1.1-- Cerâmica VermelhaCerâmica Vermelha
Compreende aqueles materiais com coloração 
avermelhada empregados na construção civil (tijolos, 
blocos, telhas e tubos cerâmicos/ manilhas) e também 
argila expandida (agregado leve), utensílios 
domésticos e de decoração. 
Figura 5 – Tijolo/ Bloco. Figura 6 – Cerâmica artística.
Argila Expandida
É um agregado leve de formato esférico, com 
estrutura interna formada por uma espuma cerâmica 
com microporos e superfície rígida e resistente, 
produzida em grandes fornos rotativos, utilizando 
argilas especiais que se expandem a altas 
temperaturas (1.100°C).
Possui estabilidade dimensional e propriedades de 
isolamento térmico e acústico.
É vendida em diferentes granulometrias e, de acordo com 
os diâmetros, pode ser utilizada:
- em jardins e floreiras (facilitam a distribuição de água por 
todo o recipiente e ainda favorecem a circulação de ar),
- na produção de concreto leve (devido à sua baixa 
densidade) e,
- no isolamento térmico e acústico de ambientes.
Figura 7 – Argila expandida.
7.1.27.1.2-- Materiais de RevestimentoMateriais de Revestimento
Compreende aqueles 
materiais usados na 
construção civil para 
revestimento de paredes, 
pisos e bancadas tais 
como pisos, azulejos, 
placas ou ladrilhos para 
pisos e pastilhas.
Figura 8 – Piso 
cerâmico.
7.1.37.1.3-- Cerâmica BrancaCerâmica Branca
Este grupo é bastante 
diversificado, compreendendo 
materiais constituídos por um 
corpo branco (tornam-se 
brancos após queima) e em 
geral recobertos por uma 
camada vítrea transparente e 
que eram assim agrupados 
pela cor branca de massa, 
necessária por razões 
estéticas e/ou técnicas [8]. Figura 9 – Louça 
sanitária.
Com o advento dos vidrados opacificados, muitos dos 
produtos enquadrados nesse grupo passarama ser 
fabricados, sem prejuízo das características 
estruturais, com matérias-primas com certo grau de 
impurezas, responsáveis pela coloração. 
Muitas vezes prefere-se subdividir este grupo em 
função da utilização dos produtos em [8]:
• Louça sanitária;
• Louça de mesa; Isoladores elétricos para linhas de 
transmissão e de distribuição;
• Utensílios domésticos e de decoração;
• Cerâmica técnica para fins diversos, tais como: 
químico, elétrico, térmico e mecânico. 
6.1.46.1.4-- Materiais RefratáriosMateriais Refratários
Este grupo compreende uma gama de produtos, que 
têm como finalidade suportar temperaturas elevadas 
nas condições específicas de processo e de operação 
dos equipamentos industriais, que em geral envolve 
esforços mecânicos, ataques químicos, variações 
bruscas de temperatura e outras solicitações.
6.1.56.1.5-- Isolantes TérmicosIsolantes Térmicos XXXXXXXXXXXXXX
Os produtos deste segmento podem ser classificados Os produtos deste segmento podem ser classificados 
em [8]:em [8]:
a) Refratários isolantes que se enquadram no 
segmento de refratários; 
b) Isolantes térmicos não refratáriosb) Isolantes térmicos não refratários
Compreendendo produtos, tais como vermiculita
expandida, sílica diatomácea, diatomito, silicato de 
cálcio, lã de vidro, lã de escória e lã cerâmica, (que são 
obtidos por processos distintos ao do item anterior) e 
que podem ser utilizados, dependendo do tipo de 
produto até 1100ºC;
Figura 14 - Lã cerâmica
c) Fibras ou lãs cerâmicas
Apresentam características físicas semelhantes às 
citadas no item anterior, porém apresentam 
composições tais como sílica, sílica- alumina, alumina e 
zircônia, que dependendo do tipo, podem chegar a 
temperaturas de utilização de 2000ºC ou mais [8]. 
Figura 15 – Fibra 
cerâmica, fusão de 
SiO2 e Al2O3 
selagem de fornos.
6.1.66.1.6-- Fritas e PigmentosFritas e Pigmentos
Estes dois tipos de produtos são importantes 
matérias-primas para diversos segmentos cerâmicos 
cujos produtos requerem determinados acabamentos. 
Figura 16 – Pigmentos cerâmicos.
FRITA (ou vidrado fritado) é um vidro moído, fabricado por 
indústrias especializadas a partir da fusão da mistura de 
diferentes matérias- primas. 
A frita é um dos componentes do esmalte cerâmico que é 
aplicado na superfície do corpo cerâmico, e que após a 
queima, adquire aspecto vítreo. Este acabamento tem por 
finalidade aprimorar a estética (brilho, cor, textura), tornar a
peça impermeável, facilitar a limpeza, aumentar a 
resistência química e mecânica e melhorar ou proporcionar 
outras características [8];
A palavra PIGMENTO é originária do latim (pigmentum) 
que denota cor.
O termo pigmento indica um particulado sólido, orgânico 
ou inorgânico, branco, preto, colorido ou fluorescente, que 
consiste de pequenas partículas que são insolúveis no 
meio ao qual venha a ser incorporado.
Os pigmentos são fabricados por empresas 
especializadas, inclusive por muitas das que produzem 
fritas, cuja obtenção envolve a mistura das matérias-
primas, calcinação e moagem.
Na indústria cerâmica é comum o uso do termo “corante” 
para designar materiais que conferem cor. 
Porém, é necessário a priori, definir exatamente o termo 
corante, o qual indica substâncias solúveis na matriz, e 
que uma vez misturadas ao meio perdem as próprias 
características estruturais e cristalinas, formando uma 
mistura homogênea; ao contrário dos pigmentos, os quais 
fornecem a cor através da simples dispersão mecânica no 
meio a ser colorido, sem interação com o mesmo, 
formando uma mistura heterogênea, conforme já fora 
definido anteriormente. 
No setor cerâmico, os pigmentos são utilizados na 
produção de cerâmicas de revestimento e pavimento, seja 
na preparação de esmaltes ou na coloração de massa 
cerâmica de grês porcelanato, normalmente em 
proporções de 1 a 5% em massa . 
Os pigmentos são adicionados aos vidrados ou aos 
corpos cerâmicos para conferir- lhes colorações das mais 
diversas tonalidades e efeitos especiais [8].
6.1.76.1.7-- AbrasivosAbrasivos
As cerâmicas abrasivas são 
usadas para desgastar por 
abrasão, esmerilhar ou cortar 
outros materiais que precisam ser 
obrigatoriamente mais moles.
Entre os produtos mais 
conhecidos podemos citar o óxido 
de alumínio, diamante, carbeto de 
silício, e carbeto de tungstênio [8].
Apresentação: colados a rodas de 
esmerilhamento, abrasivos 
revestidos e grãos soltos.
Figura 17 – Lixas de 
polimento.
6.1.86.1.8-- Vidro, Cimento, Gesso e CalVidro, Cimento, Gesso e Cal
São três importantes segmentos cerâmicos e que, 
por suas particularidades, são muitas vezes 
considerados à parte da cerâmica [8].
Vidro e VitrocerâmicasVidro e Vitrocerâmicas
Vidros: SiO2, CaO, Na2O, K2O e Al2O3.
Vidro de cal de soda: 70%p SiO2 30%p Na2O e CaO.
Vitrocerâmicas: vidros que foram transformados de um 
estado vítreo para um estado cristalino mediante 
tratamento térmico apropriado a altas temperaturas.
Esse processo é chamado de devitrificação, e o seu 
produto consiste em um material policristalino chamado de 
vitrocerâmica.
Um agente nucleante é adicionado (TiO2) para induzir o 
processo de cristalização ou devitrificação.
Cimento, Gesso (CaSOCimento, Gesso (CaSO44--2H2H22O) e Cal (O) e Cal (CaOCaO).).
• Classificados como cimentos inorgânicos.
• Quando misturados com a água formam uma pasta que 
subseqüentemente, pega e endurece.
• O processo de endurecimento do cimento não é um 
processo de secagem, mas sim de hidratação, onde a água 
participa de uma reação química de colagem.
7.27.2-- Cerâmica avançada ou Cerâmica de alta Cerâmica avançada ou Cerâmica de alta 
tecnologia.tecnologia.
Materiais desenvolvidos a partir de matérias-primas 
sintéticas de altíssima pureza e por meio de 
processos rigorosamente controlados. 
7.2.1 7.2.1 -- Propriedades Propriedades 
• Baixa densidade,
• Baixa condutividade térmica,
• Alta resistência à corrosão e à abrasão,
• A capacidade de suportarem altas temperaturas 
sem se deformarem, além de outras características 
específicas presentes em alguns desses materiais 
(tais como: supercondutividade, condutividade 
iônica, propriedades nucleares), etc..
7.2.1 7.2.1 –– Classificação por FunçãoClassificação por Função
• Eletroeletrônicas,
• Magnéticas, 
• Ópticas,
• Químicas,
• Térmicas,
• Mecânicas,
• Biológicas e,
• Nucleares [8].
Os produtos deste segmento são de uso intenso e a 
cada dia tendem a se ampliar [8]. 
Merecem destaque especial as aplicações no campo Merecem destaque especial as aplicações no campo 
da energiada energia, como os combustíveis para reatores 
nucleares e os componentes de motores automotivos -
que aumentam o rendimento e propiciam a utilização de 
combustíveis menos nobres - [9]
Palhetas de turbinas, componentes de foguetes, 
ferramentas para corte de alta velocidade, implantes 
ósseos e dentários, brackets dentários, materiais de 
alta resistência à abrasão, como os fios guia na 
indústria de tecelagem, refratários especiais, 
componentes eletro-eletrônicos e, ainda, em produtos 
de consumo popular como facas, tesouras e 
equipamentos esportivos [9].
Mecânica
Térmica
Baixa expansão térmica
Resistência à abrasão
Alta resistência
Magnetismo
Dieletricidade
Piezo-eletr icidade
Semi e super-
condutividade
Isolação 
elétr ica
 Capacidade
de lubrificação
Refratariedade
Refratariedade
Nuclear
Ótica
Resistência 
 à corrosão
Capacidade
de absorção
Biocompatibi-
 lidade
Funções Propriedades Aplicações
Dentes e ossos
 artificiais
Química,
biológica
 Elétricas,
 magnéticas
CERÂMICA
AVANÇADA
Absorção
 de calor
Isolação térmica
Condutividade
 térmica
Catálise
Condensação ótica
Translucidez
Fluorescência
Condução de luz
Resistência
 à corrosão
Resistência
 à radiação
Resistência
 à altas
temperaturas
Eletrodos
 Elemento
combustível
 Material
encamisante
 Material
moderadorRevestimentos
 em reatores
 Material
de controle
 Cabos para
comunicação ótica
 Porcelana translúcida
 resistente ao calor
Diodo a laser Diodo emissor de luz
 Tubos
fluorescente
Materiais
Trocadores 
de calor
 Catalisadores
transportadores
Equipamentos 
químicos
 Desenvolvimento de
 fontes geotérmicas
 e plataformas
 marítimas
 Revestimentos
 de fornos
 industriais
 para altas
temperaturas
 Materiais 
para escoamento
 de calor em 
componentes
 eletrônicos
Abrasivos
Peças para instrumentos de precisão
Ferramentas
Aletas de turbinas
Peças para motores
Lubrificantes 
 sólidos
 Elementos
de memória
Sensores
 Componentes 
supercondutores
 Filtros
piezo-elétricos
 Substratos de 
 circ. integrados
Varistores
 Resistência 
p/ aquecimento
Componentes
 magnéticos
Al O
Al O
 Y O
 Y O - ThO
Al O
Fe O
Al O
Al O
Al O
2
2
2
2 2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Apatita
ZnO
ZnS
C e S
BaS
MgO
Zeólita
Ti-Ca-Ba-Cu-O
Bi-Sr-Ca-Cu-O
Y-Ba-Cu-O
B e C
TiC
ZnO
SiC
PZT
FerritaC
BN
WCTiC
SiC
TiNSiC
TiC
BaS
C e S
B e O
MgO
ZnO
UC
US
ThS
C
SiC
B e O
MgO CdS
SiO
SiO
 UO
 UO - PO
 ZrO
 ZrO TiB
 TiB
 TiB
 ZrB
 ZrB
SnO
 TiO
2
2
2
2 2
2
2 2
2
2
2
2
2
2
B C
4
Si N
Si N
3
3
4
4
B C4
BaTiO
BaTiO
CaTiO
CaTiO
SrTiO
SrTiO
3
3
3
3
3
3
B C4
B C4
Figura 18 – Os 
campos de aplicação 
dos materiais 
cerâmicos especiais 
[9].
As propriedades das cerâmicas avançadas, bem 
como dos demais materiais, são fundamentalmente 
influenciadas pela qualidade das matérias-primas a 
partir das quais as mesmas são fabricadas e pela 
microestrutura final.
Assim sendo, qualquer tentativa de controle das 
propriedades de um produto deve passar pelo 
entendimento das propriedades básicasentendimento das propriedades básicas dos 
materiais, bem como pelo processo de fabricação 
durante o qual a microestrutura final se desenvolve.microestrutura final se desenvolve.
O processo geral de fabricação das cerâmicas 
avançadas pode ser esquematizado, conforme mostra 
o Fluxograma esquemático da Figura 4 [9].
Figura 19 - Fluxograma esquemático do processamento das cerâmicas 
avançadas [9].
8 - Referências bibliográficas
1. RADO, Paul. Introducción a la tecnología de la cerámica.Omega S.ª, Barcelona, 
1990. 
2. BARBA,Antonio ; et al. Materias primas para la fabricación de suportes de baldosas 
cerámicas. Instituto de tecnología cerámica-AICE,1997.
3. GRIMSHAW, Rex W. The chemistry and physics of clay and allied ceramic material. 
Londom, Ernest Benn, 1971.
4. KINGERY, W. D. ; BOWEN, H.K. ; UHLMANN,D.R. Introduction to ceramic. New 
York, John Wiley&Sons, 1976.
5. BARSOUM, MICHEL W. Fundamentals of Ceramics. The McGraw-Hill Companies, 
Inc, 1997 
6. REED, James S. Introducting to the principles of ceramic processing, New York, 
Wiley, 1988.
7. RICHERSON, David W. Modern ceramic engeneering, properties, processing and 
use in design. Marcel Dekker, Inc, 1992. 
8. Associação Brasileira de Cerâmica. - Cerâmica no Brasil – Introdução, 2002 
http://www.abceram.org.br/asp/abc_5.asp.
9. TechMat - Tecnologia de Materiais Ltda. Av. Venezuela, 82/203 - Cep. 20081-310 -
Rio de janeiro – Brasil Tel; 21 2206-1189 /26102275/91742763.