Matérias-primas cerâmicas
Engenharia de Materiais
8° período
Marcio R. de Freitas
1 - CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Tecnicamente convenciona-se chamar de cerâmica todo e
qualquer produto obtido pela moldagem e queima de uma
mistura íntima de matérias-primas minerais não metálicas, com
características e propriedades específicas, adequadas à
fabricação do produto desejado.
Exemplos:
Tijolos, telhas, vidros, refratários, louças, porcelanas, etc..
[Schaffer, 1999:27]
Tabela periódica dos elementos
IA
VIII B
1
H
Metais
II A
Não-Metais
III B IV B
VB
VI B
VII B
2
He
3 Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9 F
10
Ne
11
Na
12
Mg
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
19
K
20
Ca
21
Sc
37
Rb
38
Sr
55
Cs
87
Fr
III A IV A
VII A  VIII A 
IB
II B
13
Al
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
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
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
VA
VI A
22
Ti
23
V
39
Y
40
Zr
56
Ba
*
La
72
Hf
88
Ra
**
Ac
Sólido
Líquido
Gás
* Lantanídeos
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
71
Lu
** Actinídeos
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
103
Lw
1 INTRODUÇÃO
9
Cerâmica, vidro, argamassa
Tipos
Seqüência de processamento
Cerâmica
pó  forma  calor
Vidro
pó  calor  forma
Argamassa
calor  pó  forma
13
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
Cerâmica tradicional x avançada
Cerâmica
Matériasprimas
Estrutura
Tradicional
(silicatos)
naturais,
minerais
industriais
(<98%
pureza)
Avançada
(alto desempenho,
alta tecnologia)
produtos
químicos
industriais
(>98%
pureza)
Propriedades
Processamento
Aplicações
não-uniforme, mecânica,
porosa
estética
olaria,
colagem,
prensagem,
extrusão,
queima
construção,
produtos
domésticos
homogênea,
elétrica,
menos porosa magnética,
nuclear, ótica,
mecânica,
térmica,
química,
biológica
prensagem
isostática,
moldagem
por injeção,
sinterização,
ligação por
reação
eletrônica,
estrutural,
química,
refratários
14
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
Produtos e aplicações
 Térmica
 Elétrica
 Magnética
 Ótica
 Nuclear
 Química
 Biológica
 Mecânica
 Estética
15
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
Funções térmicas
Funções
Térmicas
Classes
Aplicações
Exemplos
condutividade
trocadores de calor
para pacotes
eletrônicos
AlN
isolamento
revestimentos
isolantes para fornos
de alta temperatura
fibras de SiO2, Al2O3,
ZrO2
refratariedade
revestimentos
isolantes para fornos
de alta temperatura
(metais fundidos,
escórias)
SiO2, Al2O3, ZrO2
16
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
Funções elétricas
Funções
Elétricas
Classes
Aplicações
Exemplos
condutividade
elementos de
aquecimento para
fornos
SiC, ZrO2, MoSi2
ferroeletricidade
capacitores
BaTiO3, SrTiO3
isolamento
substratos de circuitos
eletrônicos
Al2O3, AlN
17
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
Funções magnéticas
Funções
Magnéticas e
supercondutoras
Classes
Aplicações
Exemplos
magnetos duros
ímãs de ferrite
(Ba,Sr)O·6Fe2O3
magnetos moles
núcleos de
transformadores
(Zn,M)·6Fe2O3, com
M=Mn,Co, Mg
supercondutividade
fios e magnetômetros
YBa2Cu3O7
18
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
Funções óticas
Funções
Óticas
Classes
Aplicações
Exemplos
translucência
materiais para
lâmpadas de Na
Al2O3, MgO
transparência
cabos de fibra ótica
SiO2
transparência ao
infravermelho
janelas para laser
infravermelho
CaF2, SrF2, NaCl
19
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
Funções nucleares
Funções
Nucleares
Classes
Aplicações
Exemplos
fissão
combustível
UO3, UC
fissão
moderadores de
nêutrons
C, BeO
fissão, fusão
revestimentos em
reatores
C, SiC
1 INTRODUÇÃO
20
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
Funções químicas
Funções
Químicas
Classes
Aplicações
Exemplos
catálise
suporte de catalisador
Mg2Al4Si5O15
condutividade
sensitiva a gases
sensores de gases
ZnO, ZrO2, SnO2,
Fe2O3
separação
filtros
SiO2, Al2O3
21
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
Funções biológicas
Funções
Biológicas
Classes
Aplicações
Exemplos
biocompatibilidade
cimentos
CaHPO4·2H2O
biocompatibilidade
próteses estruturais
Al2O3
1 INTRODUÇÃO
22
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
Funções mecânicas
Funções
Mecânicas
Classes
Aplicações
Exemplos
dureza
ferramentas de corte
Al2O3, Si3N4, ZrO2, TiC
refratariedade
estrutural
estatores e lâminas de Al2O3, Si3N4, MgO, SiC
turbina
resistência a desgaste, mancais
abrasão
Al2O3, Si3N4, ZrO2, SiC
23
[Barsoum, 1997; Reed, 1995]
Funções estéticas
Funções
Estéticas
Classes
Aplicações
Exemplos
cerâmica de mesa
pratos, xícaras, vasos
louça, porcelana
cerâmica de
revestimento
pisos, azulejos
grés, porcelanato
cerâmica sanitária
vasos sanitários, pias
louça, porcelana
24
1 INTRODUÇÃO
1.4 Processamento industrial cerâmico
[Reed, 1995:12]
Fluxograma
genérico
Matérias-primas
Dosagem
Aditivos
Reciclo
Aditivos
Moagem/
mistura
a seco
Moagem/
mistura
a úmido
Reciclo
Classificação
Granulação
Atomização
Filtro-prensagem
Mistura/deaeração
Prensagem
Secagem
Conformação
plástica
Colagem
Secagem
Secagem
Acabamento
superficial
Acabamento
superficial
Tratamento térmico
1 INTRODUÇÃO
Acabamento superficial final
26
Revestimento
cerâmico
Matérias-primas
Dosagem
Aditivos
[Ring, 1996:2]
Moagem/
mistura
a úmido
Atomização
Reciclo
Filtro-prensagem
Mistura/deaeração
Conformação
plástica
Prensagem
Secagem
Secagem
Acabamento
superficial
Acabamento
superficial
Tratamento térmico
1 INTRODUÇÃO
Acabamento superficial final
27
[Ring, 1996:2]
Revestimento
cerâmico
Filtro-prensa
Misturador
Moinho de bolas
argila
20-25% água
torta plástica
barbotina
feldspato
sílica
Atomisador
Forno a rolos
pó com 56% água
Esmaltação
60-150 min
a 1300°C
Prensa
Secador
Forno túnel
40-70 h
a 1300°C
Inspeção
Extrusora
1000 t
3-5 dias a
70-80°C
Separação
Retificação
Inspeção
1 INTRODUÇÃO
Empacotamento
e expedição
28