Produção Cerâmica Moderna: Da Matéria-Prima ao Produto Acabado

A indústria cerâmica abrange uma ampla gama de produtos, desde cerâmicas tradicionais como cerâmica e porcelana até cerâmicas técnicas modernas para aplicações químicas, mecânicas e outras.

Forneceremos uma visão geral breve do processo de fabricação de produtos cerâmicos modernos, para que você conheça as matérias-primas necessárias e controle todo o processo de fabricação.

1. O que é cerâmica?

Cerâmicas podem ser definidas como uma classe de sólidos inorgânicos, não metálicos, submetidos a altas temperaturas para uso na fabricação. Neste post, o foco são as cerâmicas técnicas modernas.

Os produtos de cerâmicas técnicas incluem azulejos usados no programa do Ônibus Espacial, bocais de queimadores a gás, pellets de óxido de urânio para combustível nuclear e implantes biomédicos.

Seus produtos são frequentemente feitos de materiais diferentes de argila, escolhidos por suas propriedades físicas particulares. Podem ser classificados como:

• Óxidos: sílica, alumina, zircônia
• Não-óxidos: carbonetos, boretos, nitretos, silicetos
• Compósitos: materiais reforçados por partículas ou whiskers, combinações de óxidos e não-óxidos.

2. Processo geral de fabricação de produtos cerâmicos

Para criar produtos finais, a matéria cerâmica passa pelo processo geral de fabricação a seguir:

2.1 Moagem (Milling)

Moagem é o processo pelo qual materiais são reduzidos de tamanho grande para menor.

Geralmente feita por meios mecânicos, incluindo atrito, compressão e impacto.

Atrito é colisão partícula-partícula que resulta em quebra de aglomerados ou cisalhamento de partículas; compressão aplica força resultando em fratura.

Equipamentos de moagem por atrito incluem esfregador úmido (wet scrubber), com pás em água criando vórtices onde o material colide e se quebra.

Moinhos de compressão incluem britador de mandíbula (jaw crusher), britador de rolos (roller crusher) e britador cônico (cone crusher). Moinhos de impacto incluem moinho de bolas, com mídia que gira e fratura o material.

2.2 Dosagem (Batching)

Dosagem é o processo de pesar os óxidos segundo receitas, preparando-os para mistura e secagem.

2.3 Mistura (Mixing)

A mistura ocorre após a dosagem e é realizada com diversas máquinas, como misturadores de fita seca (dry mixing ribbon mixers), misturadores Mueller e moinhos de amassar (pug mills). Mistura úmida geralmente envolve os mesmos equipamentos.

2.4 Conformação (Forming)

Conformação é transformar os materiais misturados em formas, desde bacias sanitárias até isoladores de velas de ignição.

A conformação pode incluir:

• Extrusão, como extrusão de "slugs" para fazer tijolos,
• Prensagem para fazer peças moldadas, e
• Fundição em barbotina (slip casting), como na fabricação de lavatórios e ornamentos como estátuas cerâmicas.

A conformação produz uma "peça verde" (green part), pronta para secagem. Peças verdes são macias, maleáveis e perdem forma com o tempo. Manusear o produto verde altera sua forma.

Uma vez que os pós cerâmicos foram compactados para produzir o componente no estado verde, eles têm aproximadamente 50-70% de densidade.

Também são relativamente fracos, mas com cuidado podem ser usinados em geometrias complexas. Para conferir resistência, componentes no estado verde geralmente são sinterizados.

2.5 Secagem (Drying)

Secagem é remover água ou aglutinante do material conformado. Secagem por atomização (spray drying) é amplamente usada para preparar pó para operações de prensagem. Outros secadores são secadores de túnel e secadores periódicos.

Calor controlado é aplicado neste processo de duas etapas. Primeiro, o calor remove a água. Esta etapa precisa de controle cuidadoso, pois aquecimento rápido causa trincas e defeitos de superfície.

A peça seca é menor que a peça verde, e é frágil, exigindo manuseio cuidadoso, pois pequeno impacto causa desmoronamento e quebra.

2.6 Sinterização (Sintering)

Sinterização é onde as peças secas passam por processo de aquecimento controlado, e os óxidos são quimicamente alterados para causar ligação e densificação. A peça queimada será menor que a peça seca.

Esse é o processo geral de fabricação de produtos cerâmicos e esperamos sinceramente que seja útil. Não hesite em deixar seu comentário abaixo 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.