Cerâmicas a base de Silicato

Apresentação em tema: "Cerâmicas a base de Silicato"— Transcrição da apresentação:

1 Cerâmicas a base de Silicato

2 CERÂMICOS CRISTALINOS A BASE DE SILICATOS
Composição (% em peso) SiO2 Al2O3 K2O MgO CaO Outros Sílica refractária 96 4 Tijolo refractário 50-70 45-25 5 Mulite refractária 28 72 ---- Porcelana eléctrica 61 32 6 1 Porcelana steatite 64 30 Cimento Portland 25 9 2 Os cerâmicos cristalinos à base de Silicatos não são usados como materiais estruturais (não são considerados cerâmicos avançados)

3 Unidade básica dos silicatos
Muitos materiais cerâmicos, principalmente do grupo dos tradicionais contém silicato, pois são abundantes e baratos A unidade básica dos silicatos é o tetraedro SiO4-4 no qual um átomo de silício é cercado por quatro oxigênios (rSi / rO =0,29 tabela NC=4 estrutura tetraedal) cada um com um elétron disponível para realizar ligações químicas Existem duas formas dessas ligações acontecerem: Com outros átomos metálicos Cada oxigênio pode compartilhar um par de elétrons com um segundo átomo de silício.

4 Ligações entre os tetraedros formando estruturas

5 No caso dos oxigênios se ligarem a outros silícios a estrutura pode crescer de forma análoga a polimerização Estrutura em cadeia: Os tetraedros são arranjados em cadeias simples ou duplas. Exemplos: Pirofilita: Al2Si4O10(OH)2 principal componente da pedra sabão Asbesto (amianto): Mg3Si2O5(OH)4 Conhecido material resistente ao calor, mas cancerígeno e por isso proibido em muitos países. Ligações secundárias mantém essas cadeias unidas

6 Estrutura em camada da argila caulin ou caulinita
Os arranjos das unidades tetraédricas é segundo um plano. Ligações mais fracas que as existentes no tetraedro mantém as camadas unidas. Desta forma surgem propriedades distintas dos cerâmicos nos materiais com essa estrutura. Exemplos: Mica: KAl3Si3O10(OH)2 clivagem Argila Al2(Si2O5)(OH)4 caulin plasticidade Talco: Mg3Si4O10(OH)2 lubrificante

7 Estrutura em camada nos silicatos

8 Aspecto da mica: Silicato com estrutura em camadas

9 Com a adição de água as ligações fracas entre as camadas são rompidas, causando o escorregamento entre elas e a deformação observada na argila

10 Estruturas tridimensionais de silicato (sílica- SiO2)
Quando os tetraedros se unem de forma a todos os oxigênios estarem ligados à átomos de silício formam-se estruturas cristalinas tridimensionais. Há três formas cristalinas da sílica: Quartzo α,até 570ºC (ao lado) Quatzo β, até 870ºC(ao lado) Tridimita de 870ºC até 1470ºC Cristobalita de 1470ºC até 1713ºC (estrutura ao lado)

11 Noções sobre vidros O vidro é um silicato amorfo (não cristalino) Tem comportamento de um líquido mas possui ligações 50% covalentes e 50% iônicas, ao contrario da maioria dos liquidos. Na estrutura amorfa do vidro, podem-se ajustar facilmente outros átomos, como CaO Na2O. Esses átomos fazem ligações preferencialmente do tipo iônicas que são menos rígidas que as 50% covalentes, permitindo que sejam moldados à temperaturas mais baixas.

12 Efeito da temperatura sobre os vidros
1-Ponto de fusão viscosidade 10 Pa-s (pascal segundo) vidro é fluído como líquido 2-Ponto de trabalho 103 Pa-s O vidro é facilmente deformável nessa temperatura 3-Ponto de amolecimento 4 x 106 Pa-s Mínima temperatura de manuseio do vidro 4-Ponto de recozimento 1012 Pa-s T na qual a difusão atômica é suficiente para remover as tensões residuais 5-Ponto de deformação 3 x 1013 Pa-s T menores causarão fraturas, transição para o estado vítrio 1Pa.s = 10 Poise (1Pa.s=1Kg/m.s e 1P=1g/cm.s)

13 VIDROS (CERÂMICOS AMORFOS) Tipos de vidros
SiO2 B2O3 Al2O3 Na2O CaO MgO K2O ZnO PbO Utilização Sílica vítrea 100 Vidro alta pureza(*) Borosilicato 76 13 4 5 1 Vidro p/ química Vidro (janelas) 72 14 8 Vidro (conten.) 73 2 10 Fibra vidro E 54 15 22 Fibras p/ compósitos Verniz 60 16 7 11 6 Enamel 34 3 17 42 Revestimento p/ metais

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16 PROCESSAMENTO DE VIDROS

17 Processo para fabricação de chapa de vidro

18 Têmpera nos vidros Faz-se um resfriamento rápido no vidro, normalmente com ar forçado, gerando tensões compressivas na parte externa e trativas na parte interna, deixando a peça de vidro mais resistente ao choque.

19 NOÇÕES DE CERÂMICAS TRADICIONAIS
A COMPOSIÇÃO GERAL DAS CERÂMICAS TRADICIONAIS: Argila: Caulim ou caulinita Al2(Si2O5)(OH)4 Sílica (quartzo SiO2): Material de enchimento de alto ponto de fusão e não reativo Feldspato: Fluxo, forma um ligante vítrio de baixo ponto de fusão com a argila: 3Tipos: potássico: KAlSi3O8 sódico: NaAlSi3O8 cálcico: CaAl2Si2O8

20 Aspecto micrográfico de uma porcelana

21 Processamento da cerâmica tradicional
Faz-se uma suspensão coloidal dos 3 silicatos em água que se chama barbotina Essa suspensão é derramada em moldes de gesso que são permeáveis deixando uma camada de produtos junto ao molde, que é pré-aquecida por volta de 120ºC para remoção da água Essa casca é retirada do molde (Resistência a verde) e aquecida entre 1200 e 1400 ºC (porcelanas) para adquirir resistência mecânica

22 Preparação da barbotina pesagem dos pós e mistura com água

23 Moldes de gesso

24 Peças de cerâmica tradicional após a colagem

25 Processo de secagem da argila antes da queima (sinterização)

26 Relação entre temperatura de queima e a resistência da cerâmica tradicional
Quanto maior a temperatura de queima entre 900ºC e 1400ºC maior a resistência durabilidade e a densidade (menor a porosidade) T maiores que 1400ºC o corpo pode ficar muito mole e a peça entrar em colapso

27 Equipamentos empregados para extrusão de cerâmicos argilosos

28 Processamento da cerâmica tradicional a base de argila
São produtos da cerâmica tradicional onde a argila predomina. São fabricados em geral por extrusão adquirindo resistência a verde São secados em T de 110ºC e depois queimados a 900ºC.

29 Vitrificação: vidrados
É uma camada contínua de vidro aderente sobre a superfície de um corpo cerâmico. O vidrado pode ser queimado simultaneamente com o corpo cerâmico (monoqueima) ou em uma segunda queima, depois de aplicado ao biscoito O objetivo do vidrado é fornecer uma superfície dura não absorvente e de fácil limpeza.