Relatorio de Materiais Ceramicos

1. Introdução

1. Colagem de barbotina

A colagem de barbotina é um processo antigo e altamente utilizado na produção de peças cerâmicas. A colagem de barbotina é entendida como a consolidação de partículas cerâmicas de uma suspensão coloidal, através da remoção da parte líquida, por um molde absorvente, ou seja, a parte líquida é absorvida por meio de um molde poroso. Conforme o líquido, geralmente água, vai sendo absorvido pelos poros do molde, inicia-se a formação de uma parede [1]. Para que o método seja eficiente, é necessária uma formulação de pó cerâmico + aditivos de moldagem adequada [2]. Peças defeituosas são decorrentes de barbotina mal dispersada, e por consequência, apresentarão propriedades mecânicas e estruturais inferiores após a sinterização, devido a defeitos ocorridos no processo de conformação [2].

        Apesar da colagem de barbotina ser um processo antigo, apresenta baixo custo e simplicidade, fatores que são decisivos para a utilização deste método [1]. Além disso, pode-se citar como vantagens do método: obtenção de formas relativamente complexas; paredes finas e uniformes e moldes baratos [3].

1. Princípio físico da técnica de colagem de barbotina

O processo de colagem de barbotina é similar ao da filtração. Em ambos a diferença de pressão é responsável pela difusão da água através dos sólidos. A diferença de pressão nas barbotinas é causada pela ação capilar que transportam a água por intermédio do gesso. A taxa de crescimento da espessura da camada depositada na parede do molde de gesso diminui com o inverso da espessura da parede formada [4]:

[pic 1]

[pic 2]

Onde: t é o tempo necessário para a formação de uma camada depositada de espessura L1 e P é a queda de pressão através da parede. A constante C inclui a viscosidade do líquido, a quantidade de líquido na suspensão, o fator de empacotamento das partículas e o coeficiente de permeabilidade [4].[pic 3]

1. Importância dos aditivos na técnica de colagem de barbotina

A barbotina deve sempre ser homogênea e estável durante todas etapas do processamento, para que isto ocorra, é necessário entender os mecanismos de estabilização e as características reológicas da barbotina. Em um líquido polar (água ou solvente orgânico), existe dispersa uma dupla camada de íons adsorvidos em partículas carregadas eletricamente, a qual consiste de uma camada fixa de íons de carga contrária à da superfície da partícula e de uma camada móvel de íons (camada difusa) [5].

O potencial zeta é um parâmetro capaz de avaliar a estabilidade da barbotina. Comparando dois sistemas com diferentes valores de potencial zeta, onde todas as outras variáveis são idênticas, é esperado que o sistema que apresente maior valor do potencial zeta seja mais estável em relação à floculação [5].

A estabilidade de uma suspensão com respeito à floculação, é determinada pelas forças de atração e repulsão entre as partículas. Uma barbotina estável é obtida através da utilização de dispersantes, que são adsorvidos pelas partículas [5].

1. Papel dos moldes no processo de colagem de barbotina

Para o processo de colagem de barbotina, é necessário um molde poroso com a finalidade de conformar a peça cerâmicas, e que fechada atua como um filtro retendo as partículas sólidas da barbotina e permitem a passagem da água [6]. O gesso é o tipo de molde que é normalmente utilizado na colagem de barbotina, e os moldes devem apresentar as seguintes características: alta permeabilidade e pequeno tamanho de poro (em torno de 1 m), pois este tamanho é inferior ao diâmetro médio de partículas usualmente empregado em suspensões, deste modo não ocorre migração significativa das partículas para dentro dos capilares do molde. Dentre as vantagens da utilização deste tipo de molde pode-se citar: baixo custo, fácil manuseio, porosidade controlada, entre outros [4].[pic 4]

1. Produtos cerâmicos que são fabricados pela técnica de slip casting.

A técnica de slip casting contribui para a conformação de cerâmicas avançadas funcionais, sendo largamente utilizada na indústria cerâmicas moderna e tecnológica. Pode ser aplicada na área de produção de combustores, palhetas de estatores e rotores de turbinas à gás. Dentre os materiais conformados por slip casting, destacam-se: produção de cadinhos, protótipo de rotor de turbinas à gás e combustor anular de motor de turbina à gás [7].

1. Outros tipos de conformação

O método de conformação é escolhido dependendo da forma e complexidade da peça a ser fabricada, volume de produção, acabamento posterior, entre outros [10]. Além da técnica de conformação por colagem de barbotina, existem outras técnicas as quais podem ser utilizadas para a conformação de peças.

A conformação por filtração, além de apresenta custo relativamente baixo, permite a conformação de peças com formas complexas, além de apresenta fabricação com certa facilidade [8].

Através do método de conformação por torneamento, é possível produzir xícaras e pratos [9]. A conformação por torneamento, consiste, de forma geral, na conformação de massas plásticas [10]. O torneamento é uma operação através da qual um sólido indefinido é feito girar ao redor do eixo do torno, ao mesmo tempo em que uma ferramenta de corte lhe retira material, a fim de definir as formas da peça [11].