Propriedades e Processos de Cerâmicas e Vidros

Cerâmicas

As cerâmicas são compostos inorgânicos formados por elementos metálicos e não-metálicos ligados entre si por ligações covalentes e/ou iônicas. Podem existir no estado vítreo (vidros) e cristalino.

• Elevada resistência mecânica, elevada dureza, baixa tenacidade (frágil), elevado ponto de fusão, isoladores térmicos e elétricos.
• Componentes básicos: Argila, sílica e feldspato.
• Aplicações biológicas como próteses e implantes.

Processos de Conformação Cerâmica

• Prensagem simples: Pisos e azulejos.
• Prensagem isostática: Vela de carro.
• Extrusão: Tubos, tijolo baiano.
• Injeção: Peças de turbina.
• Colagem de barbotina: Vasos, pias.
• Torneamento: Xícaras e pratos.

Tratamentos Térmicos Cerâmicos

• Secagem: Remove os líquidos da peça (<100º).
• Ligantes: 200-300º para hidrocarbonetos.
• Calcinação: Impurezas como C e S se combinam com o oxigênio e difundem-se para o exterior.
• Sinterização: Diminuição da quantidade de superfície por unidade de volume.
• A fase vítrea serve como meio de reação através do qual ocorre a difusão.

Cerâmicas: Vidros

Produto inorgânico da fusão, que resfriou a uma condição rígida sem cristalização.

Vidros são definidos como materiais sólidos completamente amorfos, desprovidos de uma estrutura atômica periódica de longo alcance e que apresentam uma região de transição vítrea.

Processos de Conformação de Vidros

• Prensagem: Pratos.
• Sopro: Garrafas.
• Laminação ou Estreitamento: Vidro plano.
• Fiação: Fios, fibras.

Tratamentos Térmicos em Vidros

• Recozimento: Aquecimento até a temperatura de recozimento e em seguida resfriamento, alívio das tensões térmicas.
• Têmpera: Aquecimento até o ponto de amolecimento, seguido de resfriamento ambiente com jato de ar ou banho de óleo. Isso gera tensões residuais compressivas na superfície e de tração no interior.

Cerâmicas: Vidros Industriais

Aplicações com considerável importância tecnológica:

• Lâmpadas de arco tecnológico, recipiente para laboratórios, fibras óticas, vidros e janelas espaciais, lentes de telescópios.
• Óxido de chumbo: Atua como modificador de rede ou formador de rede. O chumbo promove maior índice de refração incremental ao brilho.

Vitrocerâmica

Obtidos a partir da cristalização controlada dos vidros.

Cristalização

São tratamentos térmicos sucessivos.

• Nucleação homogênea: Ocorre de forma aleatória, sem sítios preferenciais de crescimento. É difícil de ocorrer, pois todo material real possui algum tipo de defeito.
• Nucleação heterogênea: Está associada a sítios ativos criados a partir de impurezas e/ou defeitos presentes no material.

Análises Térmicas

• Análise térmica DSC: Calorimetria diferencial de varredura.
• Análise térmica DTA: Análise térmica diferencial.
• Energia de ativação (E): Energia mínima necessária para que a cristalização ocorra. Está relacionada com a facilidade ou não de produzir o vidro.
• Índice de Avrami (n): Utilizado para a determinação do mecanismo de cristalização e permite identificar se a cristalização ocorre no volume e/ou superfície.