Formulao de materiais cermicos a primeira etapa envolvida

Formulação de materiais cerâmicos É a primeira etapa envolvida no desenvolvimento de um produto cerâmico, onde são realizados os cálculos das quantidades de MPs disponíveis a serem misturadas e queimadas, afim de se obter um produto com características específicas.

Fatores que influenciam na sinterização e microestrutura final de um corpo cerâmico • Fatores da massa: composição química, tipo e quantidade de impurezas • Fatores de processamento: granulometria, densidade a verde • Fatores relacionados a queima ou sinterização: tempo e patamar (tempo de permanência) no forno; taxas de aquecimento e resfriamento

• O Processo de fabricação é selecionado em função da geometria do produto e dos custos envolvidos na obtenção do mesmo • As MPs são escolhidas em função das reações ocorridas entre as diferentes MPs, ponto de fusãa e das fases formadas durante a queima (sinterização). • Na formulação, o foco é a previsão das fases presentes no produto final, obtido a partir da mistura e queima de um conjunto de MPs.

FERRAMENTAS Ø Análise química das MPs Ø Diagrama de fases

• Na etapa de formulação, determinam-se as devidas porcentagens de MPs a serem misturadas para que quantidades pré-determinadas de fases sejam obtidas. • Assume-se que a cinética de reação entre os componentes do sistema é favorecida e que o equilíbrio termodinâmico seja atingido.

TRIAXIAL CER MICO • Massas triaxiais são compostas basicamente por argilas cauliníticas, feldspato e quartzo, muitas vezes, com pequenas quantidades de metais alcalinoterrosos.

• A composição do produto cerâmico é selecionada em função das propriedades exigidas para o produto final ou ainda em função de suas propriedades reológicas e comportamento durante a secagem e sinterização.

Ø Argilas cauliníticas: principal componente é a caulinita: Al 2 O 3. 2 Si. O 2. 2 H 2 O É responsável pela plasticidade necessária ao processamento. Ø Quartzo: um das formas polimórficas da sílica, é responsável pela estrutura do corpo. Si. O 2 Ø Feldspato: são modificações da estrutura da sílica, onde parte dos átomos de silício é substituída por átomos de alumínio. Exemplo: albita, anortita, ortoclásio. É usado como fundente ou formador de fase líquida. Ø Ortoclásio: K(Al. Si 3)O 8

ü Argila: plasticidade ü Feldspato: temperatura de aparecimento de fase líquida e volume de fase líquida ü Quartzo: granulometria e nível de porosidade atingido no produto final

RESUMO • A partir da análise química das MPS e cálculos utilizando os diagramas de fases envolvendo os óxidos majoritários da composição química, torna-se possível prever quais as fases presentes no produto final e qual o melhor conjunto de MPs para se obter um produto cerâmico com as melhores características exigidas.

• Vale observar que os diagramas de equilíbrio ilustram a formação de fases a partir da reação entre os óxidos presentes na MP, independentemente da sua composição mineralógica e, portanto, são invariáveis para quaisquer misturas de MPs. • Por outro lado, nos diagramas representantes das massas triaxiais, os campos referentes às caracterísitcas típicas de cada classe de produtos pode variar em função da procedência de MPs.

Triaxial

• As posições dos campos que ilustram diferentes classes de produtos cerâmicos triaxiais variam não só em função da composição química das MPS de determinada região, mas também considera as especificações técnicas definidas para esses produtos em determinada região, por exemplo, dureza, porosidade e absorção de água. Outros fatores, considerados mais recentemente, estão relacionados à exigências ambientais e toxicidade das MPs.

Deve-se ressaltar que a região de proporções, dentro de um diagrama triaxial é diferente da relação estequiométrica, devido ao fato de que não se trata de um único composto, mas sim de um conjunto de fases.

Diagrama de fases

Análise química das MPs disponíveis no Laboratório de cerâmica

Método matemático Consiste em adequar equações que satisfaçam a estequiometria da composição química da fase desejada, dada em porcentagens em peso dos óxidos que a constituem ou do ponto de interesse localizado em um diagrama de equilíbrio binário ou ternário