O Processamento de materiais cerâmicos

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Figura 3: Esquema HIP.

3. Colagem de barbotina (Slip casting)

É um processo muito antigo e amplamente utilizado para obtenção de peças cerâmicas como, louças sanitárias, jarros, refratários, etc. É normalmente descrito como a consolidação de partículas cerâmicas de uma suspensão coloidal, através da remoção da parte líquida por um molde absorvente, geralmente gesso (Paris). A barbotina é colocada dentro do molde, e por difusão as moléculas de água migram para as porosidades do gesso, deixando assim uma grande quantidade de pó na superfície do molde. Após a formação da parede com espessura desejada (a depender do tempo), a barbotina excedente é drenada, restando dentro do molde a peça verde. Conforme podemos observar na figura 4.

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Figura 4: Etapas da colagem de barbotina. Fonte: Pallone, 2013.

Apesar da técnica de colagem de barbotina ser antiga, é necessário o desenvolvimento de uma formulação (pó cerâmico + aditivos de moldagem) adequada, de acordo com as características de cada pó cerâmico.

Na figura 5 abaixo podemos observar alguns produtos fabricados por este processo.

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Figura 5: Souvenirs confeccionados através do método de colagem por barbotina.

4. Colagem de fitas (Tape casting)

Como o próprio nome indica, lâminas/lençóis finos de uma fita flexível são produzidas através de um processo de fundição essas lâminas são preparadas a partir de um processo de fundição. Essas lâminas são preparadas a partir de suspensões. Esse tipo de suspensão consiste em uma suspensão de partículas cerâmicas em um líquido orgânico que também contêm aglutinantes e plastificantes, que são incorporados para introduzir resistência e flexibilidade a fita fundida. A fita é formada pelo derramamento da suspensão sobre uma superfície plana (de aço inoxidável, vidro, filme polimérico ou papel), uma lamina afiada espalha a suspensão na forma de uma fita fina de espessura uniforme. A figura 6.A demonstra uma simplificação esquemática do processo.

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Figura 6: (A) Representação técnica de colagem por fita; (B) Máquina de colagem por fitas.

É um processo muito utilizado para produção de substratos eletrônicos e dispositivos multicamadas, visto que este processo é capaz de produzir lençóis com espessuras variando entre 10 pm e pouco mais que 1 mm.

5. Moldagem por injeção cerâmica

A moldagem por injeção em baixa pressão (MIBP) tem constituído nos últimos anos, uma excelente alternativa para a produção de pequenos lotes de peças cerâmicas diversificadas e com formas complexas. Esta técnica de conformação é relativamente simples e barata, mas apresenta diversos problemas na etapa de extração dos ligantes, principalmente quando o pó cerâmico é muito fino e as peças possuem grande seção transversal. Figura 7.

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Figura 7: Representação de uma injetora de baixa pressão.

O processo de moldagem por injeção (MI) convencional (alta pressão), permite a produção de peças de muito boa qualidade. A mistura para o MI geralmente utiliza um polímero como ligante principal, deixando a mistura viscosa, o que requer alta pressão durante o processo de injeção.

6. Moagem e análise do tamanho das partículas

O termo redução de tamanho aplica-se a todas as formas em que as partículas sólidas podem ser cortadas ou partidas em pequenos pedaços. Em processos industriais a redução de tamanho dos sólidos é efetuada por diferentes métodos e para diferentes finalidades (MCCABE, 1991).

A desintegração mecânica ou moagem tem como objetivo a produção de pequenas partículas menores, desejadas por conterem uma alta superfície de contato, pois a área superficial aumenta ao passo que a quantidade de partículas aumenta (se tornam menores).

Os moinhos são os equipamentos utilizados para a redução dimensional das partículas, os principais são moinhos de facas, moinhos de bolas, moinhos de rolos, moinhos de martelo e moinhos de disco. Cada um dos moinhos possui características específicas e vantagens e desvantagens.

7. Sinterização

As partículas se ligam entre si por difusão no estado sólido, as partículas coalescem sem fusão formando um “pescoço” e os poros vão ficando cada vez menores e os grãos maiores à medida que progride o processo de sinterização. O compactado adquire maior densidade e resistência devido a redução do tamanho dos poros, como pode ser observado na figura 8.

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Figura 8: Empescoçamento dos pós.

Este processo é usado para cerâmicas avançadas que utilizam matéria prima muito pura. A temperatura para promoção deste processo é equivalente a 3/4 da temperatura de fusão do material de ponto de menor ponto de fusão.

A força motriz para que o processo de sinterização ocorra é a redução da área superficial total das partículas.

Os dois tipos de sinterização empregados em cerâmica são:

- Sinterização assistida por fase líquida (liquid phase sintering);

- Sinterização no estado sólido (solid state sintering);

Conforme pode ser visto na figura 9 abaixo.

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Figura 9

8. Experimentos realizados

8.1. Fabricação de uma pastilha cerâmica

A prática realizada em laboratório contemplou a fabricação de uma pastilha cerâmica através de prensagem uniaxial. A turma foi dividida em dois grupos (GRUPO 1 e GRUPO 2). O presente relatório discorrerá o experimento realizado pelo GRUPO 1.

Inicialmente escolheu-se