Processamento de Materiais Cerâmicos Dachamir Hotza Universidade Federal de Santa Catarina

1 INTRODUÇÃO 1.1 Breve histórico

Cerâmica: origem, antiguidade Keramos = “coisa queimada” (grego) 5000 A.C.: artefatos de argila (earthenware), louça de barro (pottery) 3500 A.C.: torno de oleiro 1000 A.C.: porcelana (China) [Norton,1952; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

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 [Norton,1952; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

1 INTRODUÇÃO 1.2 Definição de cerâmica

Cerâmica: definição tradicional Minerais de composição inconstante e pureza duvidosa são expostos a um tratamento térmico não-mensurável, que dura o suficiente para permitir que reações desconhecidas ocorram de modo incompleto, formando produtos heterogêneos e não-estequiométricos, conhecidos com o nome de materiais cerâmicos. [Gugel apud Claussen, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Cerâmica: definição moderna Materiais cerâmicos são 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 não-metal (NM) [Barsoum, 1997] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Metais e não-metais Metais (M): Na, Mg, Ti, Cr, Fe, Ni, Zn, Al... Não-metais (NM): N, O, H, halogênios, gases nobres... Sólidos elementares não-metálicos (SENM): isolantes (B, P, S, C ) ou semicondutores (Si, Ge) [Barsoum, 1997] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Tabela periódica dos elementos Metais Não-Metais 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe 55 Cs 56 Ba * La 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 87 Fr 88 Ra **Ac 57 La 58 Ce 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 89 Ac 90 Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 71 Lu 103 Lw 2 He 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar 1 H 3 Li 4 Be 11 Na 12 Mg III A II A I A IV A V A VI A VII A  VIII A  I B III B II B IV B V B VI B VII B VIII B Líquido Gás Sólido * Lantanídeos ** Actinídeos [Schaffer, 1999:27] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Tabela periódica dos elementos Sólidos Elementares Metais Não-Metálicos 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe 55 Cs 56 Ba * La 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 87 Fr 88 Ra **Ac 57 La 58 Ce 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 89 Ac 90 Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 71 Lu 103 Lw 2 He 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar 1 H 3 Li 4 Be 11 Na 12 Mg III A II A I A IV A V A VI A VII A  VIII A  I B III B II B IV B V B VI B VII B VIII B Líquido Gás Sólido * Lantanídeos ** Actinídeos [Schaffer, 1999:27] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Exemplos de combinações M + NM: MgO, Al2O3, BaTiO3, YBa2Cu3O7... M + SENM: TiC, ZrB2... SENM + SENM: SiC, B4C SENM + NM: SiO2, Si3N4 [Barsoum, 1997] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

1.3 Classificação e aplicações da cerâmica 1 INTRODUÇÃO 1.3 Classificação e aplicações da cerâmica

Cerâmica, vidro, argamassa Tipos Seqüência de processamento Cerâmica pó  forma  calor Vidro pó  calor  forma Argamassa calor  pó  forma 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Cerâmica tradicional x avançada [Barsoum, 1997; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Produtos e aplicações Térmica Elétrica Magnética Ótica Nuclear Química Biológica Mecânica Estética [Barsoum, 1997; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Funções térmicas [Barsoum, 1997; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Funções elétricas [Barsoum, 1997; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Funções magnéticas [Barsoum, 1997; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Funções óticas [Barsoum, 1997; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Funções nucleares [Barsoum, 1997; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Funções químicas [Barsoum, 1997; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Funções biológicas [Barsoum, 1997; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Funções mecânicas [Barsoum, 1997; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Funções estéticas [Barsoum, 1997; Reed, 1995] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

1.4 Processamento industrial cerâmico 1 INTRODUÇÃO 1.4 Processamento industrial cerâmico

Fluxograma genérico [Reed, 1995:12] Matérias-primas Dosagem Aditivos Reciclo Moagem/mistura a seco Moagem/mistura a úmido Classificação Granulação Atomização Filtro-prensagem Mistura/deaeração Prensagem Conformação plástica Colagem Secagem Acabamento superficial Tratamento térmico Acabamento superficial final Fluxograma genérico [Reed, 1995:12] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Revestimento cerâmico Matérias-primas Dosagem Aditivos Reciclo Moagem/mistura a úmido Atomização Filtro-prensagem Mistura/deaeração Prensagem Conformação plástica Secagem Acabamento superficial Tratamento térmico Acabamento superficial final Revestimento cerâmico [Ring, 1996:2] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO

Revestimento cerâmico argila feldspato sílica Moinho de bolas Filtro-prensa torta plástica barbotina Misturador 20-25% água Atomisador pó com 5-6% água Prensa Extrusora 1000 t 3-5 dias a 70-80°C Secador Esmaltação Forno a rolos Forno túnel 60-150 min a 1300°C 40-70 h a 1300°C Inspeção Retificação Separação Empacotamento e expedição [Ring, 1996:2] 01/05/01 1 INTRODUÇÃO