CERMICA

CERMICA PODE SER DEFINIDA COMOMATERIAIS INORGNICOS NO METLICOS PROCESSADOS OU CONSOLIDADOS EM ALTAS TEMPERATURAS.

CERMICA OU MATERIAIS CERMICOSCOMPREENDEM TODOS OS MATERIAIS DE EMPREGO EM ENGENHARIA OU PRODUTOS QUMICOS INORGNICOS QUE SE TORNAM UTILIZVEIS PELO TRATAMENTO EM ALTAS TEMPERATURAS

ELEMENTOS PRESENTES EM POLMEROS9 ELEMENTOSH Li Be Na Mg K Ca Sc Ti B C N O Al Si P He F Ne S Cl Ar I Xe

V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr

Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te Fr Ra AcCe

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ELEMENTOS PRESENTES EM METAIS83 ELEMENTOSH Li Be Na Mg K Ca Sc Ti B C N O Al Si P He F Ne S Cl Ar I Xe

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Elementos Presentes em Cermicas e Vidros79 ELEMENTOSH Li Be Na Mg K Ca Sc Ti B C N O Al Si P He F Ne S Cl Ar I Xe

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ELEMENTOS PRESENTES EM SEMICONDUTORES 21 ELEMENTOSH Li Be Na Mg K Ca Sc Ti B C N O Al Si P He F Ne S Cl Ar I Xe

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TABELA PERIDICA DOS ELEMENTOS

ELEMENTOS UTILIZADOS NA COMPOSIO DE MATERIAIS CERMICOS

H Li Na K Rb Cs Fr

He Be B C N O F Ne Mg Al Si P S Cl Ar Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Ra

La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

COMPOSTOS QUMICOSSILICATOS XIDOS CARBETOS NITRETOS ALUMINATOS CARBONO FOSFATOS SULFETOS BROMETOS IODETOS SILICETOS

XIDOSM2O MO M2O3 MO 2 M2O5 M3O4 MXOY

XIDOS MISTOSABO 3 AB 2 O 4 AB 2 C 3 O 4

Dureza 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Mineral Talco (pode ser arranhado facilmente com a unha) Gipsita (ou gesso) (pode ser arranhado com unha com um pouco mais de dificuldade) Calcita (pode ser arranhado com uma moeda de cobre) Fluorita (pode ser arranhada com uma faca de cozinha) Apatita (pode ser arranhada dificilmente com uma faca de cozinha)

Frmula qumica Mg3Si4O10(OH)2 CaSO42H 2O CaCO3 CaF2 Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)

Feldspato / ortoclsio (pode ser arranhado com uma KAlSi3O8 liga de ao) Quartzo (capaz de arranhar o vidro. Ex.: ametista) Topzio (capaz de arranhar o quartzo) SiO2 Al2SiO4(OH-,F-)2

Corindon (capaz de arranhar o topzio. Exs.: safira e Al2O3 rubi) Diamante (mineral mais duro que existe, pode arranhar qualquer outro e arranhado apenas por outro diamante) C

Temperatura de Fuso dos Materiais

Material

Temperatura de Fuso C(Aproximado)65-75 60-90 120 135-150 (sublima) 290 98 660 1300 1330-1410 1400-1450 3370 460 801 550-1650 1650 1759-1900 1850 2050 2500-2600 2620 2800 3100 3500 (uso maximo)

Poliestireno Polimetil-metacrilato Polietileno Nylon Teflon Sdio metlico Alumnio Superligas a base de Nquel Superligas a base de Cobalto Ao inoxidvel (304) W B2O3 NaCl Vidros SiO2 Si3N4 Mulita Al2O3 ZrO2 MgO UO2 TiC C

Temperatura Mxima de Uso de Materiais

Material Ligas de Alumnio Cobre Ferro Fundido Nitreto de Alumnio Carbeto de Silcio xido de Alumnio Silicone

Temperatura (OC) 400 500 800 1200 1400 1600 300

PREOSFORMA BSICA FORMA FABRICADA

ESTGIOS DE FABRICAO VALOR AGREGADO PROCESSAMENTO

PREO DE MATERIAIS BSICOSSUPRIMENTO E DEMANDA CUSTO DE PRODUO EXTRAO TRANSPORTE REFINO ENERGIA

DETERMINADO POR

Cermica x Metais x PolmerosMetais tomos Metlicos. Ligaes Metlicas. Clula Unitria Usualmente um Empacotamento Denso. Pequeno Nmero de tomos por Clula Unitria. Planos de Escorregamento. Plasticidade. Decrscimo da Resistncia Mecnica em Alta Temperatura. Diagramas de Equilbrio Relativamente Simples. Nmero de Coordenao entre 8 e 12. Cintica de Reaes Rpidas. Nucleao e Crescimento. Tamanho de Gro e Morfologia. Cermica tomos Metlicos e tomos No Metlicos. Ligaes Inicas e Covalentes, Van der Waals, Hidrognio. Empacotamento No To Denso de tomos Metlicos. Grande Nmero de tomos por Clula Unitria. Planos de Clivagem. Falta de Plasticidade. Alta Resistncia Mecnica em Alta Temperatura. Diagramas de Equilbrio Complexos Muitos Componentes. Nmero de Coordenao 2, 3, 4, 6, 8, 12 ou Fraes. Cintica de Reaes Lentas. Fases Metaestveis e Decomposio Espinodal Frequentes. Tamanho de Partcula. Polmeros tomos No Metlicos. Ligaes Covalentes e Hidrognio. Estrutura na Forma de Cadeias Regulares Ordenadas. Grande Nmero de tomos por Cadeia. Escoamento entre Cadeias. Alta Elasticidade. Baixa Resistncia Mecnica em Alta Temperatura. No Apresenta Equilbrio Termodinmico. Amorfo, nmero de coordenao de 6 a 8. Cintica de Reaes Rpidas. Polimerizao, Modificaes Qumicas (Nucleao e Crescimento). Tamanho de Cadeia e de Esferulitos, Peso Molecular de Cadeia. Porosidade Baixa. Amorfos Maioria so Materiais Sintticos

Porosidade Baixa. Porosidade Alta. Difcil de Formar Vidros Forma Vidros com Facilidade Raramente Encontrados na Natureza Maioria das Fases so Encontradas na Natureza

PROCESSAMENTO DE MATERIAIS

Metais Muito dcteis e podem ser conformados na forma slida ou por fuso. A maioria permite operaes de usinagens.

Cermicas A maioria frgil, no sendo possvel a conformao na forma de um slido e alguns so conformados por fuso. Raramente possvel operaes de usinagens.

Polmeros Alguns so dcteis e podem ser amolecidos ou fundidos e conformados na forma de slidos e alguns ainda permitem operaes de usinagens.

USOS E APLICAES DE MATERIAIS CERMICOSAEROESPACIAL AUTOMOBILSTICO ELETRNICA MEIO AMBIENTE COMUNICAO MEDICINA MILITAR PRODUTOS DE CONSUMO ESTRUTURAL REFRATRIOS QUMICOS NUCLEAR

CLASSIFICAO DOS MATERIAIS CERMICOS

CRISTALINOS E AMORFOS

TRADICIONAIS E AVANADAS ESTRUTURAIS E FUNCIONAIS

CERMICAS TRADICIONAIS

Branca Vermelha Refratria Estrutural Tcnica Artistica Cimento e Gesso Cargas

CERMICAS TRADICIONAIS

Cermicas ou produtos cermicos que utilizam no seu processo de fabricao matrias primas naturais, matrias primas beneficiadas ou qumicos inorgnicos industriais (matrias primas sintticas) e que desenvolvem uma fase vtrea durante o processo de queima, sendo a sua microestrutura composta de materiais cristalinos e vtreos.

CERMICA VERMELHAProdutos ou materiais com cor avermelhada empregados na construo civil (tijolos, blocos, telhas, manilhas) e tambm argila expandida (agregado leve), utenslios domsticos e artsticos.

CERMICA BRANCAProdutos ou materiais constitudos por um corpo branco e em geral recobertos por uma camada vtrea transparente e que so assim agrupados pela cor branca do corpo, apos queima, necessrias por razes tcnicas e /ou estticas. Os principais produtos so louas sanitrias, louas de mesa, isoladores eltricos, azulejos, porcelanas, utenslios domsticos e de adorno, porcelanas tcnicas.

MATERIAIS DE REVESTIMENTOMateriais na forma de placas utilizados na construo civil para revestimentos de paredes, pisos e bancadas tais como azulejos, placas ladrilhos para pisos e pastilhas. Utilizam dois processos principais de fabricao que so a via seca e via mida.

CERMICAS TRADICIONAIS

MATERIAIS REFRATRIOSMateriais que tem como finalidade suportar temperaturas elevadas nas condies especficas de processo (acima de 1450 C) e de operao em equipamentos industriais, que em geral envolvem esforos mecnicos, ataques qumicos, variaes bruscas de temperatura e outras solicitaes. Materiais usados na indstria siderrgica, metalrgica, petroqumica, vidros e cermicas.

ISOLANTES TRMICOSMateriais utilizados no isolamento trmico que podem ser no refratrios que so utilizados, dependendo do produto, at temperaturas de 1100 C compreendendo produtos como vermiculita expandida, slica diatomcea, diatomito, silicato de clcio, l de vidro que so obtidos por processo distintos dos materiais refratrios. Tambm so isolantes tememos as fibras ou l cermicas como slica, slica-alumina, alumina, zirconia que podem chegar a temperaturas de utilizao de 2000 C ou mais.

ABRASIVOSOs abrasivos so materiais de alta dureza, como carbeto de silcio, alumina, slica e zirconita, utilizados na indstria metalrgica como rebolos, lixas e discos de corte.

FRITASAs fritas (ou vidrado fritado) so vidros modos, fabricados por indstrias especializadas a partir da fuso da mistura de diferentes matrias primas. Este material na forma de p aplicado na superfcie do corpo cermico, que aps a queima, adquire aspecto vtreo. Este acabamento tem por finalidade aprimorar a esttica, tornar a pea impermevel e aumentar a resistncia da superfcie.

CERMICAS TRADICIONAIS

CORANTESOs corantes so constitudos de xidos ou pigmentos inorgnicos sintticos obtidos a partir da mistura de xidos ou de seus compostos. Os pigmentos so fabricados por empresas especializadas, inclusive por aquelas que produzem fritas, cuja obteno envolve a mistura de matrias primas, calcinao e moagem.

CIMENTO, CAL, GESSO E ARGAMASSA.Materiais utilizados principalmente na industria da construo civil, muitas vezes utilizados a parte do segmento da industria cermica e utilizados basicamente nas funes estruturais e estticas.

VIDROSVidros so materiais cermicos no cristalinos formados por uma rede de tomos de silcio e outros tomos como o sdio e que so conformados durante o resfriamento. Os produtos so utilizados principalmente na indstria da construo civil, automobilstica e de recipientes (garrafas).

CARGASMateriais particulados (ps), utilizados para modificar as propriedades de compsitos na fabricao de produtos polimricos como talco, negro de fumo, diatomceas e carbonato de clcio.

CERMICAS AVANADASCERMICA AVANADA PODE SER DEFINIDACOMO UMA CLASSE DE PRODUTOS CERMICOS FABRICADOS A PARTIR DE MATERIAIS PARTICULADOS DE ALTA PUREZA, COM TAMANHOS DE PARTCULAS MENORES QUE 1 MICROMETRO, MANUFATURADOS SOB CONDIES ESPECIAIS, UTILIZANDO-SE PROCESSOS USUAIS OU ESPECIAIS E QUE POSSUEM UM EXCELENTE DESEMPENHO E PROPRIEDADES EXCEPCIONAIS (PROPRIEDADES MECNICAS, PTICAS ELTRICAS, TRMICAS E MAGNTICAS). OS MATERIAIS QUE CONSTITUEM AS CERMICAS AVANADAS SO PRINCIPALMENTE XIDOS, CARBETOS, CARBONO E NITRETOS. UMA DAS PRINCIPAIS CARACTERSTICAS DA INDSTRIA DE MATERIAIS AVANADOS QUE AS MATRIAS PRIMAS INICIAIS SO GERALMENTE SINTTICAS E DE ALTA PUREZA, CONVERTIDAS EM COMPONENTES DE ALTO VALOR ECONMICO POR COMPLICADOS SISTEMAS DE FABRICAO OU PROCESSOS DE ALTA TECNOLOGIA. O QUE CARACTERIZA OS MATERIAIS CERMICOS AVANADOS SO BASICAMENTE OS PROCESSOS DE OBTENO DE PS COM CARACTERSTICAS CERMICAS, OS PROCESSOS DE CONFORMAO OU CONSOLIDAO DESSES PS E SUAS PROPRIEDADES SUPERIORES.

DIFERENAS ENTRE CERMICAS AVANADAS E TRADICIONAIS

TRADICIONAISMATRIAS PRIMAS TAMANHO DE PARTCULA CONFORMAO SINTERIZAO MICROESTRUTRA RESISTNCIA MECNICA PREO RELATIVO NATURAIS LARGA (0,1 A 1000 M)

AVANADASSINTTICAS ESTREITA(2370C Tetragonal 2370C a 1170C Monoclnica 2000C) em Atmosferas Oxidantes

Processos de Produo de Ps de ZrO 2

ZrO 2 + Y 2 O 3 Mistura Fuso Moagem P - PSZ

ZrOCl 2 . 8 H 2 O + YCl 3 Co precipitao Filtrao Lavagem Secagem Calcinao (800 900C) Desaglomerao ZrO 2 / Y 2 O 3 P TZP

Zr Metal + C 3 H 7 OH Zr(O C 3 H 7 ) 4 Hidrlise Gel ZrO 2 Calcinao ZrO 2

xidos Cermicos do Tipo ABO 3Aplicaes em Funes Eletro-eletrnicas Boas Propriedades Dieltricas

Capacitores Cermicos Aditivos, PbO, ZrO 2 , SnO 2 ,SrO 2 , etc Piezoeltricos - PZT PbTiO 3 e PbZrO 2 Aplicaes Eletro-pticas - PLZT (Pb,La)(Zr,Ti)O 3

Aditivos xidosUsos como Aditivos em Zirconia Varistores Termistores Sensores Supercondutores Esmaltes Etc.

Matrias Primas No xidosCarbetos SiC TiC ZrC HfC

Nitretos

Si 3 N 4 AlN TiN ZrN BN

Sulfetos

MoS 2 CdS ZnS

Silicetos

MoSi 2 TaSi 2 WSi 2 TiB 2 LaB 6 ZrB 6 SiAlON SiCAlON Grafite Fosfatos Etc

Boretos

Outros

Carbeto de Silcio SiCPropriedades Baixa Densidade Alta resistncia Mecnica Alta Condutividade Trmica Alta Dureza Alto Mdulo Elstico Excelente resistncia ao Choque Trmico Alta Inrcia Qumica

Usos tpicos

Componentes Mveis e Fixos de Turbinas Rolamentos, Seladores Parte de Vlvulas do Tipo Bola Trocadores de Calor Partes Equipamentos de Processamento de Semicondutores Linhas de Fluxo de Gases Quentes

Matrias Primas NaturaisFormada por processo geolgicos complexos e de longa durao provenientes da decomposio de rochas devido ao de intemperismo chuva, vento, mudanas de temperatura, etc. Obtidas por processos de minerao- processo de extrao de matrias primas do local de ocorrncia - em geral a cu aberto

Tipos de Argilas Argilas Plsticas Argilas Refratrias Argilas para Cermica Branca Argila para Cermica Vermelha Argilas Especiais Bentonita

Argila uma rocha finamente dividida e constituda especialmente por argilo minerais. Poder conter ainda minerais acessrios como quartzo, feldspato, gibsita, pirita e outros, matria orgnica e outras impurezas, caracterizando-se por: Ser constituda essencialmente por argilo minerais, geralmente cristalinos Possuir elevado teor de partculas de dimetro equivalente abaixo de 2 micrometros Quando pulverizada e umedecida, torna-se plstica, aps secagem dura e rgida e aps queima em temperaturas elevadas (acima de 1000) adquire alta dureza Possuir capacidade de troca de ctions entre 3 e 150mEq/100g. de argila

Argilo minerais: so silicatos hidratados de alumnio

Principais Tipos de ArgilaCaulinita - Al(Si 2 O 5 )(OH) 4 Haloisita - Al(Si 2 O 5 )(OH) 4 .2H 2 O Pirofilita Al 2 (Si 4 O 10 )(OH) 2 Montmorilonita - Al 2 (Si 2 O 5 ) 2 (OH) 2 Mica - KAl 2 (Si 3 ,AlO 10 )(OH) 2 Ilita - Al 2-x Mg x K 1-x-y (Si 0,5+y Al 0,5+y O 5 ) 2 (OH) 2

Plasticidade Capacidade de uma matria prima mida, sob presso assumir qualquer forma sem se romper e aps remoo da presso, manter a forma assim obtida durante a secagem e queima subseqente

Caractersticas das Argilas

Tamanho de Partcula Forma da Partcula Capacidade de troca de Ctions Minerais Acessrios Composio Qumica Propriedades de Queima

Folhelho Argiloso

Caulim

Argila Caulinitica

Quartzo - SiO 2Cristal de Rocha Veios de quartzo Cascalho de quartzo Areia de slica

Impurezas xido de ferro e argila

Processos de Beneficiamento Classificao Lavagem para retirada de argila Separao magnticas

ANLISE QUMICA Cristal de Rocha Perda ao Fogo SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 TiO 2 Na 2 0 + K2O