Ciencia e tecnologia dos materiais

Tipos de Cerâmicas e suas aplicações

Cimentos

Material cerâmico muito utilizado na construção civil devido suas características e propriedades de aglomeração e aglutinação quando associado com a água, forma uma pasta que seguidamente enrijece e que pode ser moldada em virtude da sua homogeneidade. Os materiais que representam este grupo são: cimentos, gesso de paris e cal, mas o material que mais destaca-se desse grupo é o cimento Portland, abundantemente consumido, sua composição dá-se pela moagem e fusão com a argila e minerais que tenham cal, está mistura passa por aquecimento em um forno rotativo até aproximadamente 14000C.(CALLISTER JR, 2013,p 433).

O processo de obtenção do cimento Portland é chamado calcinação, segundo CALLISTER JR (2013 p. 433), “o cimento Portland é denominado cimento hidráulico, pois sua dureza se desenvolve por reações químicas com a água...” neste caso o cimento Portland expressa sua reação através do uso de água, diferente de outros cimentos, como o cal que depende de outros compostos que não seja água para que a pasta enrijeça. A água é fator determinante no processo, pois estabelece uma reação química de união após a hidratação de compostos que tem características ligantes.

Vidrocerâmicas

        A cristalização é um processo que ocorre com a maioria dos vidros inorgânicos, ela propicia a transformação de um estado não cristalino em um estado cristalino aplicando tratamento térmico de altas temperaturas normalmente o agente mais usado é o dióxido de titânio, pois favorece a cristalização do vidro, o produto resultante deste processo chama-se vidrocerâmica, material cerâmico cristalino de grãos finos e pequenos. Estes grãos são formados a partir de duas etapas nucleação e crescimento o qual ocorre mudanças de fases.

Segundo CALLISTER JR (2013 p. 429) “As propriedades mais apreciadas das vidrocerâmica são: resistências mecânicas elevadas, baixo coeficiente de expansão térmica e propriedades para utilização em temperaturas relativamente elevadas”. Existem diferentes tipos de fabricação de vidrocerâmicas as opticamente transparentes e as demais são opacas, um atributo que chama mais atenção nessa classe de matérias é a facilidade que pode-se fabrica-las, outras qualidades que pode-se citar é sua excelente resistência a choques térmicos e sua especialidade como isolante elétricos.

Produtos à base de argila

        Encontrada naturalmente em grande escala, está matéria-prima é largamente utilizada no mundo todo, é retirada da natureza com facilidade ela também não passa por processos elaborados de beneficiamento, este material pode ser moldado facilmente devido a sua alta plasticidade, quando adicionado água em proporções corretas, após a moldagem a peça é colocada em repouso para eliminação da umidade e segue a cozedura de altas temperaturas, o que melhora sua resistência mecânica. Elas são compostas de grãos finos de silicatos de alumínio associado a óxidos.

        Alguns exemplos de produtos a base de argila são, louças brancas, tijolos, telhas e cano de esgoto, devido está série de produtos a argila tornou-se um produto comercial atrativo e bem requisitado. Após o cozimento a peça torna-se impermeável resistente ao calor e a corrosão.  Outra característica importante é sua granulometria, pois influência diretamente sua plasticidade e permeabilidade. (Shackelford, 2008).

Refratários

        Um dos materiais cerâmicos mais utilizado na atualidade, em razão de suas características, resistem a altas temperaturas sem degradar-se e fundir mesmo em ambientes intensos permanecem inertes e não reativos, são considerados isolantes térmicos, o tipo de refratário mais comumente comercializado são o tijolos, que servem de base de revestimento para fornos de produção de metais, vidros e geração de energia.

        Os refratários são classificados de acordo com sua composição, são estes: refratários de argila, de sílica, básica e especial. Um fator importante a ser considerado trata-se da porosidade, ela pode afetar a resistência térmica e mecânica da peça, fato que pode ser evitado durante o processo de beneficiamento.

        Os refratários a base de sílica tem como característica a capacidade de suportar cargas em elevadas temperaturas utilizada nos tetos em arco dos fornos para a fabricação de vidros e aços, já o refratários de argila atuam como isolantes térmicos e confinam calor em excesso na fabricação de vários produtos.

  Abrasivos

        As principais caraterísticas destes materiais é a sua dureza e a capacidade de resistência ao desgaste. Segundo CALLISTER JR (2013 p. 432), “as cerâmicas abrasivas são usadas para desgastar, polir ou romper alguns objetos, que necessariamente deve ter dureza menor”. A técnica de fabricação deste material é por prensagem de pós permitindo obter um material sólido pela compactação de finas partículas sobre pressão.

Este material possui uma grande capacidade de absorver energia e pode ser encontrado de diversas formas como revestimento ou grãos soltos, o que contribui para está diferença é o propósito o qual equipamento será destinado, os revestidos são mais encontrados fixados em lixas de papel ou tecidos, já o de grãos soltos, equipamento como o esmeril.  

Fabricação e processamento das cerâmicas

Atualmente as indústrias de processamento de materiais cerâmicos vêm destacando-se pela expansão e desenvolvimento, criando novas tecnologias, aperfeiçoando as antigas e produzindo em larga escala para satisfazer o mercado. Na tabela a seguir pode-se analisar a importância desse setor pra economia brasileira que corresponde 1% do PIB.

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Figura 1. Principais seguimentos, classificados por o valor anual de sua produção.

Fonte: Associação Nacional dos Fabricantes de Cerâmicas para Revestimento-ANFACER.

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Figura 2. Principais consumidores

Fonte: (ANFACER).  

Fabricação e processamento dos vidros

        Os vidros são conformados a partir de elevadas temperaturas, eles formam uma massa fluida que se torna bem viscosa com o resfriamento, suas propriedades são características importantes para o entendimento do processo de conformação destes materiais. Durante o processo de resfriamento os materiais não cristalinos não apresentam solidificação semelhante ao dos cristalinos.

        Segundo CALLISTER JR (2013 p. 437) outra importante diferença entre os materiais cristalinos e não cristalinos (vítreos) está na dependência do volume especifico em relação à temperatura.