Materiais cerâmicos: propriedades, tipos, usos

Os materiais cerâmicos são compostas por inorgânico, metálico ou não, que tenha sido submetida a calor de sólidos. Sua base é geralmente argila, mas existem tipos diferentes com composições diferentes.

Argila comum é uma pasta de cerâmica. A argila vermelha também é um tipo de material cerâmico que possui silicatos de alumínio entre seus componentes. Estes materiais são formados por uma mistura de fases cristalina e / ou vítrea.

Materiais cerâmicos: propriedades, tipos, usos 1

Se são constituídos por um único cristal, são monofásicos. Eles são policristalinos quando são muitos cristais.

A estrutura cristalina dos materiais cerâmicos depende do valor da carga elétrica dos íons e do tamanho relativo dos cátions e ânions.

Quanto maior a quantidade de ânions que fazem fronteira com o cátion central, mais estável será o sólido resultante.

Os materiais cerâmicos podem ter a forma de sólido denso, fibra, pó fino ou filme.

A origem da palavra cerâmica é encontrada na palavra grega keramikos , cujo significado é “coisa queimada”.

Processamento

O processamento de materiais cerâmicos depende do tipo de material que se pretende obter. No entanto, produzir um material cerâmico normalmente requer os seguintes processos:

1- Mistura e trituração de matérias-primas

É o processo no qual as matérias-primas são unidas e são feitas tentativas para homogeneizar seu tamanho e distribuição.

2- Conformação

Nesta fase, a massa alcançada com as matérias-primas recebe forma e consistência. Isso aumenta a densidade da mistura, melhorando suas propriedades mecânicas.

3- Moldagem

É o processo pelo qual uma representação ou imagem (na terceira dimensão) de qualquer objeto real é criada. Para moldar geralmente um desses processos é realizado:

Pressionando

A matéria prima é prensada em um dado. A prensagem a seco é frequentemente usada para fabricar produtos refratários e componentes eletrônicos de cerâmica. Esta técnica permite fabricar várias peças rapidamente.

Moldagem de Barbonite

É uma técnica que permite que a mesma forma seja produzida centenas de vezes sem erros ou deformações.

Extrusão

É um processo durante o qual o material é empurrado ou extraído através de uma matriz. É usado para gerar objetos com uma seção transversal clara e fixa.

4- Secagem

É um processo que consiste em controlar a evaporação da água e as contrações que ela produz na peça.

É uma fase crítica do processo, pois depende da peça para manter sua forma.

5- Cozinhar

A partir desta fase, o “bolo” é obtido. Nesse processo, a composição química da argila é alterada para ser frágil, mas porosa para a água.

Nesta fase, o calor deve subir lentamente até atingir uma temperatura de 600 ° C. Após esta primeira fase é que as decorações são feitas, quando elas querem ser feitas.

É importante garantir que as peças sejam separadas dentro do forno para evitar deformações.

Propriedades

Mesmo quando as propriedades desses materiais dependem amplamente de sua composição, elas geralmente compartilham as seguintes propriedades:

  • Estrutura de cristal. No entanto, também existem materiais que não possuem essa estrutura ou apenas em determinados setores.
  • Eles têm uma densidade aproximada de 2g / cm3.
  • Estes são materiais com propriedades isolantes de eletricidade e calor.
  • Eles têm um baixo coeficiente de expansão.
  • Eles têm um alto ponto de fusão.
  • Eles geralmente são à prova d’água.
  • Eles são combustíveis ou oxidáveis.
  • Eles são difíceis, mas frágeis e leves ao mesmo tempo.
  • Eles são resistentes à compressão, desgaste e corrosão.
  • Eles têm sorvete, ou capacidade de suportar baixas temperaturas sem se deteriorar.
  • Eles têm estabilidade química.
  • Eles exigem uma certa porosidade.

Classificação

1- Cerâmica vermelha

É o tipo mais abundante de argila. Tem uma cor avermelhada devido à presença de óxido de ferro.

Quando cozido, é composto de aluminato e silicato. É o menos processado de todos. Se fraturar, o resultado é uma terra avermelhada. É permeável a gases, líquidos e gorduras.

Essa argila é comumente usada para tijolos e pisos. Sua temperatura de cozimento varia de 700 a 1000 ° C e pode ser coberta com óxido de estanho para obter um produto de barro estanoso. O barro italiano e inglês é feito com diferentes tipos de argila.

2- Cerâmica branca

É um material mais puro, então eles não têm manchas. Sua granulometria é mais controlada e geralmente é esmaltada na face externa para melhorar sua impermeabilidade.

É utilizado na fabricação de peças e louças sanitárias. Nesse grupo, digite:

Porcelana

É um material feito de caulino, um tipo de argila muito puro, ao qual se adiciona feldspato e quartzo ou sílex.

A cozedura deste material é realizada em duas fases: na primeira fase é cozida a 1000 ou 1300 ° C; e na segunda fase, é possível atingir 1800 ° C.

As porcelanas podem ser macias ou duras. No caso dos macios, na primeira fase de cozimento atinge 1000 ° C.

Em seguida, é retirado do forno para aplicar esmalte. E depois retorne ao forno para a segunda fase na qual é aplicada uma temperatura mínima de 1250 ° C.

No caso de porcelanas duras, a segunda fase de cozimento é realizada em temperatura mais alta: 1400 ° C ou mais.

E, caso seja decorada, a decoração definitiva é feita e colocada no forno, mas desta vez a aproximadamente 800 ° C.

Possui vários usos na indústria para produzir objetos para uso comercial (pratos, por exemplo) ou para objetos de uso mais especializado (como isoladores em transformadores).

3- Refratários

É um material que pode suportar temperaturas muito altas (até 3000 ° C) sem deformar. São argilas com grandes proporções de óxido de alumínio, berílio, tório e zircônio.

Eles são cozidos entre 1300 e 1600 ° C e devem ser resfriados progressivamente para evitar falhas internas, rachaduras ou tensões.

A norma europeia DIN 51060 / ISO / R 836 declara que um material é refratário se for amolecido com uma temperatura mínima de 1500 ° C.

Os tijolos são um exemplo desse tipo de material, quando utilizados na construção de fornos.

4- Óculos

Os óculos são substâncias líquidas à base de silício que, quando resfriadas, solidificam com diferentes formas.

Diferentes substâncias de fusão são adicionadas à base de silicone, de acordo com o tipo de vidro a ser fabricado. Essas substâncias diminuem o ponto de fusão.

5- Cimentos

É um material composto de calcário e cálcio moído, que fica rígido quando é misturado com líquido (de preferência água) e deixado repousar. Enquanto estiver úmido, pode estar em conformidade com a forma desejada.

6- Abrasivos

São minerais com partículas extremamente duras e que possuem óxido de alumínio e pasta de diamante, entre seus componentes.

Materiais cerâmicos especiais

Os materiais cerâmicos são resistentes e duros, mas também frágeis; portanto, materiais híbridos ou compostos com uma matriz de polímero de fibra de vidro ou plástico foram desenvolvidos.

Materiais cerâmicos podem ser usados ​​para desenvolver esses híbridos. Estes são materiais compostos de dióxido de silício, óxido de alumínio e alguns metais como cobalto, cromo e ferro.

Duas técnicas são usadas na elaboração desses híbridos:

O sintetizado

É a técnica na qual os pós metálicos são compactados.

A batata frita

Com essa técnica, a liga é obtida pela compressão do pó de metal junto com o material cerâmico em um forno elétrico.

Esta categoria inclui a chamada cerâmica de matriz composta (CMC). Entre estes podem ser listados:

– Carbonetos

Tais como tungstênio, titânio, silício, cromo, boro ou carboneto de silício reforçado com carbono.

– Nitretos

Como silicone, titânio, oxinitreto de cerâmica ou sialon.

Óxidos cerâmicos

Como alumina e zircônia.

Eletrocerâmica

São materiais cerâmicos com propriedades elétricas ou magnéticas.

Os 4 principais usos de materiais cerâmicos

1- Na indústria aeroespacial

Neste campo, são necessários componentes leves com resistência a altas temperaturas e requisitos mecânicos.

2- Em biomedicina

Nesta área, são úteis para o desenvolvimento de ossos, dentes, implantes, etc.

3- Na eletrônica

Onde esses materiais são utilizados para a fabricação de amplificadores a laser, fibra ótica, capacitores, lentes, isoladores, entre outros.

4- Na indústria de energia

É onde materiais cerâmicos podem resultar em componentes de combustível nuclear, por exemplo.

Os 7 materiais cerâmicos mais destacados

1- Alumina (Al2O3)

É usado para conter metal fundido.

2- Nitreto de alumínio (AIN)

É usado como material para circuitos integrados e como substituto do AI203.

3- Carboneto de Boro (B4C)

É usado para fazer blindagem nuclear.

4- Carboneto de silício (SiC)

É usado para revestir metais, devido à sua resistência à oxidação.

5- Nitreto de silício (Si3N4)

Eles são usados ​​na fabricação de componentes de motores automotivos e turbinas a gás.

6- Boreto de titânio (TiB2)

Também participa da fabricação de escudos.

7- Urania (UO2)

Serve como combustível para reatores nucleares.

Referências

  1. Alarcón, Javier (s / f). Química de materiais cerâmicos. Recuperado de: uv.es
  2. Felipe (2010). Propriedades cerâmicas. Recuperado de: constructorcivil.org
  3. Lázaro, Jack (2014). Estrutura e propriedades da cerâmica. Recuperado de: prezi.com
  4. Mussi, Susan (s / f). Cozinhar Recuperado de: ceramicdictionary.com
  5. Revista ARQHYS (2012). Propriedades cerâmicas. Recuperado de: arqhys.com
  6. Universidade Tecnológica Nacional (2010). Classificação de materiais cerâmicos. Recuperado de: Cienciamateriales.argentina-foro.com
  7. Universidade Tecnológica Nacional (s / f). Materiais cerâmicos. Recuperado de: frm.utn.edu.ar
  8. Wikipedia (s / f). Material cerâmico. Recuperado de: en.wikipedia.org

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