Dominando a Produção Cerâmica: Processo, Desafios e Soluções

Hoje, o termo cerâmica abrange uma gama muito mais ampla de materiais, incluindo óxidos metálicos, nitretos e carbonetos. Esses materiais são usados em aplicações que vão de itens domésticos a ferramentas de alto desempenho para uso industrial.

Além de sua grande dureza, as cerâmicas também são resistentes a influências térmicas e químicas, tornando-as altamente adequadas para aplicações onde o produto é submetido a altas tensões mecânicas ou térmicas.

Neste post, informaremos sobre 3 aspectos nos quais focar durante o processo de fabricação cerâmica:

• Técnicas de conformação cerâmica,
• O processo de sinterização, e
• Os problemas que podem ocorrer durante a fabricação.

Após a leitura, você poderá controlar melhor todo o processo de fabricação e corrigir problemas potenciais de forma mais eficaz.

1. Técnicas de conformação cerâmica requeridas

Métodos de conformação cerâmica incluem torno (throwing), fundição em barbotina (slip casting), tape-casting, freeze-casting, moldagem por injeção, prensagem a seco, prensagem isostática a quente (HIP) e outros.

Métodos para conformar pós cerâmicos em formas complexas são desejáveis em muitas áreas tecnológicas. Tais métodos são necessários para produzir peças estruturais avançadas de alta temperatura, como componentes de motores térmicos e turbinas.

Materiais além de cerâmicas usados nesses processos podem incluir: madeira, metal, água, gesso e epóxi – a maioria dos quais será eliminada na queima.

Essas técnicas de conformação são conhecidas por fornecer ferramentas e componentes com estabilidade dimensional, qualidade de superfície, alta densidade e uniformidade microestrutural.

2. O mais importante processo de sinterização

O princípio básico do método baseado em sinterização é simples. Mas devemos ter cuidado com os detalhes.

2.1 O princípio químico do processo de sinterização

A temperatura de queima é inferior ao ponto de fusão da cerâmica.

Uma vez feito um lingote seco, ele será assado no forno. Aqui o processo de difusão de átomos e moléculas causará grandes mudanças nas principais características microestruturais.

Essas mudanças incluem a eliminação gradual da porosidade, geralmente devido à contração do material, tornando-o globalmente mais denso. Assim, os poros no objeto podem se fechar, resultando em maior densidade do material, aumentando significativamente a resistência e a resistência ao desgaste.

A microestrutura final e as propriedades físicas do produto estão relacionadas à forma do modelo estrutural ou ao precursor do produto criado no início da síntese química e formação física.

Portanto, o processamento de pó químico e polímero desempenha papel importante na síntese de cerâmicas industriais, vidros e vitrocerâmicas.

2.2 Métodos para melhorar a qualidade do produto durante a sinterização

Existem muitas maneiras de melhorar a qualidade do produto durante a sinterização. Uma prática comum é aplicar pressão ao branco do produto, tornando-o muito denso desde o início, reduzindo o tempo necessário para sinterização.

Agentes ligantes orgânicos como álcool polivinílico podem ser adicionados para aproximar os brancos do produto, e esses ligantes queimam a temperaturas de 200 – 350 °C.

Às vezes, lubrificantes orgânicos podem ser adicionados quando a pressão é aplicada. Geralmente, esses métodos podem ser combinados, como adicionar ligante e lubrificante ao pó e depois aplicar pressão ao branco.

A formação de aditivos químicos é outro problema em si, que desempenha papel muito importante na fabricação de cerâmicas de alto desempenho. Essas cerâmicas são amplamente usadas em dispositivos eletrônicos, capacitores, indutores, sensores, etc.

3. Problemas que podem ocorrer durante o processo de fabricação

Alguns problemas podem existir no processo de fabricação. Apresentaremos três principais problemas e algumas soluções.

A. Deformação

A deformação do produto é o defeito mais comum e mais grave na indústria cerâmica, como diâmetro de cilindro não redondo e mudanças irregulares na forma geométrica.

A principal razão é método inadequado de secagem no forno. Além disso, quando o produto é pré-aquecido e aquecido rapidamente no fogo, a mudança de temperatura também pode causar deformação. Temperaturas de queima excessivamente altas causam grande número de defeitos de deformação.

B. Trincas

A razão para trincas na superfície do produto é que a temperatura de pré-aquecimento sobe muito rápido e depois o processo de resfriamento ocorre imediatamente, resultando em contração desigual entre o interior e o exterior do produto.

C. Espumação

As bolhas na superfície do produto são causadas principalmente pela oxidação insuficiente da decomposição no corpo e no esmalte cerâmicos, e os resíduos de material queimado não são completamente eliminados.

No esmalte do branco, o teor de sulfato e impurezas orgânicas também é causa principal de espumação do produto.

Esses são os problemas de controle de qualidade sobre cerâmicas. Sinta-se à vontade para deixar comentários abaixo e não hesite em nos contatar se tiver dúvidas!

Nota: Não possuímos as imagens usadas neste post. Sinta-se à vontade para nos contatar se elas forem suas, e as removeremos o mais rápido possível.