2.5.2 ESMALTAÇÃO PIGMENTOS

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1 2.2 CORANTES NOS VIDROS Íons solúveis corantes em vidros ÓXIDO DE COBRE CuO Verde, azul, turquesa Fundente muito energético usado como óxido negro e como carbonato Se solubiliza em uma matriz vítrea entre 3 e 8% este intervalo pode aumentar com aumento da acidez Em altas temperaturas, em vidros com Pb, pode vaporizar-se Cu tem dois NC com o oxigênio: 4 e 6 origina diversas cores Cor azul NC mais alto em T média vidrados sódico-cálcicos ricos em sílica azul egípcio em presença Sn azul turquesa Cor verde NC 4 estável em T altas em vidros enriquecidos com Pb e B

2 2.2 CORANTES NOS VIDROS Íons solúveis corantes em vidros ÓXIDO DE COBALTO CoO Azul Proporciona cores azuis Co 2+ condições especiais desenvolve cores do azul ao rosa Co: NC 4 e 6 NC 4 formador da rede cor azul NC 6 modificador do retículo coloração rosa Pode apresentar-se de forma composta, com NC 4, mas T faz com que o íon passe a um estado de menor NC e desta forma a cor rosa fica mascarada pela cor azul Possibilidade de maior NC - vidrados de B - esmaltes de alta T - origina uma cor esverdeada Álcalis, especialmente Na, tendem a aumentar a tonalidade da cor azul.

3 2.2 CORANTES NOS VIDROS Íons solúveis corantes em vidros ÓXIDO DE MAGNÉSIO MnO 2, Mn 2 O 3 Violeta, marrom, preto Mn apresenta-se como Mn 2+ e Mn 3+ conferem, geralmente, a cor marrom se em composição alcalina: violeta tonalidades dependentes equilíbrio entre Mn 2 O 3 : violeta MnO 2 : marrom Mn 2+ cor marrom sob forma normal de oxidação em esmaltes queimados em atmosfera aberta ao ar mudando as condições de queima aparece em > ou < quantidade Mn 3+ e o tom muda para violeta

4 2.2 CORANTES NOS VIDROS Íons solúveis corantes em vidros ÓXIDO DE NÍQUEL NiO Amarelo, preto, azul, violeta Na T queima dos vidrados o NiO tem apenas um estado de oxidação estável: Ni 2+ Íon Ni dissociado produz diferentes cores devido a polarização, e é determinado pelos fatores: - número de íons O que o rodeiam; - distância em que se encontram; - influência de outros cátions nestes fatores. Pode dar uma ampla gama de colorações devido a concentração e a natureza do vidro colorações variada e incertas pouco usado. Maior estabilidade vidrados de Pb, introduzindo pouco: 0,3% forma silicato de chumbo cor: amarelo alaranjado Cores NC 4 coloração amarelo NC 6 coloração púrpura azul introduzir Ni em vidrado rico em óxido de zinco Óxido muito usado em composições pra vidrados transparentes.

5 2.2 CORANTES NOS VIDROS Íons solúveis corantes em vidros ÓXIDO DE URANIO UO 2, UO 3, U 3 O 8 Amarelo, preto Todos óxidos de urânio ambiente redutor tons cinzas e pretos ambiente oxidante tons amarelos Amarelo resistente a altas temperaturas, em ambiente oxidante; utilização limitada devido ao alto custo; pode apresentar radioatividade.

6 2.2 CORANTES NOS VIDROS Íons solúveis corantes em vidros ÓXIDO DE VANÁDIO VO 2, V 2 O 3, V 2 O 5 Verde, azul, amarelo Cada óxido apresenta diferentes tonalidades - óxido divalente colore o vidro de azul - óxido trivalente colore o vidro de verde - óxido pentavalente colore o vidro de verde-amarelo Composições com álcalis anulam o efeito cromóforo do óxido de vanádio

7 2.2 CORANTES NOS VIDROS Colorações coloidais nos vidros Metais como: Cu, Au, Ag, Pt dispersos na suspensão coloidal da matriz vítrea desenvolvem coloração causada pela difusão seletiva da luz o tamanho das partículas devem ser muito menores que λ incidente Solubilidade do metal no vidro Partícula de cobre: Cu 2+ Cu + Cu metálico aumentada com agentes redutores: Sn, Bi, Pb vidrado de cor vermelha - característicos: vidrado sangue de boi e vermelho vivo com álcalis e Sn Au metálico vidrado de Sn e Bi tonalidades vermelho rubi e violeta - característico: púrpura de Cassius: preparado na reação do AuCl e SnCl originando o Au metálico quanto + Sn + violeta Vidrado de Pb + vidrado alcalino de Ag solubilidade favorecida com óxido de Sn - ambiente redutor: íon prata prata metálica vidrado: amarelo

8 2. CORANTES CERÂMICOS 2.3 CERÂMICOS Óxidos corantes pouco estáveis em T altas e no meio imerso geram cores pouco constantes ou reproduzíveis Pigmentos cerâmicos estruturas inorgânicas - desenvolvem a cor e estabilizam - mantém a cor em Taltas - mantém a cor: agentes químicos - resistem ao ataque agressivo dos vidrados devido a ação fundente - são compostos insolúveis Condição de insolubilidade deve ser mantida mesmo o pigmento tendo tamanho de partículas pequeno: 1-10 μm

9 2.3 CERÂMICOS Estrutura dos pigmentos Os pigmentos podem encontrar-se sob forma das seguintes estruturas: 1. ESPINÉLIOS Estudo da estrutura espinélia em óxidos Estrutura mais utilizada como pigmento Pode ser dividida em duas classes: 1. ESPINÉLIOS 2. ZIRCÔNIOS usos diferenciados: - materiais magnéticos - semicondutores - pigmentos - refratários estudo da estabilidade de íons em coordenações tetraédricas e octaédricas variedade de tonalidades que apresenta - compostos minerais coloridos por componentes que fazem parte da estrutura - serve como rede hospedeira pela inclusão de outro cátion dos metais de transição ou lantânios

10 2.3 CERÂMICOS Estrutura dos pigmentos 1. ESPINÉLIOS Fórmula geral: AB 2 O 4 A: cátion divalente ocupam 8 posições tetrtraédricas B: cátion trivalente ocupam 16 posições octaédricas

11 2.3 CERÂMICOS Estrutura dos pigmentos 1. ESPINÉLIOS Pigmento azul de Cobalto-alumínio - Co 2+ : posições tetraédricas - Al3+: posições octaédricas - Pode haver substituição de íons para maior estabilidade: Ex Zn substituindo parte de Co, obtém-se novas matizes de cor dentro de uma mesma cor. Isto ocorre se o átomo que está sendo incluído na estrtutura tem ou não refração na região visível (a) Pigmento azul de espinélio Co-Al, (b )incorporado em um esmalte branco, (c) em um esmalte cristalino; (d) revestimentos monocromáticos: pigmentos incorporados em esmaltes para temperatura de grês porcelanato mate, (e) mate cal e (f) cristalina.

12 2.3 CERÂMICOS Estrutura dos pigmentos 1. ESPINÉLIOS Pigmento espinela preta - Formado por Co, Cr, Fe, Mn, Ni (Co, Fe, Mn, Ni)(Cr, Fe, Mn) 2 O 4 - Complexo na utilização: a estequiometria deve controlar a existência de três cátions que apresentam mais de um estado de oxidação (Cr, Fe e Mn). (a) Pigmento preto de espinélio Cr, Co, Fe, Mn e Ni, (b) incorporado em um esmalte branco, (c) em um esmalte cristalino; (d) revestimentos monocromáticos: pigmentos incorporados em esmaltes para temperatura de grês porcelanato mate-cal, (e) cristalino e (f) mate.

13 2.3 CERÂMICOS Estrutura dos pigmentos 2. ZIRCONITA Estrutura da zirconita camadas alternadas tetraedros ΙSiOΙ 4 compartilham dodecaedro ΙZrOΙ 8 arestas no eixo c a = b = 6,604 Å c = 5,979 Å Três categorias de pigmentos: - amarelo de praseodímio Si O Zr - azul de vanádio - coral de ferro (pequenas partículas de óxido de ferro hematita estão encapsuladas pela rede do zircão.

14 2.3 CERÂMICOS Estrutura dos pigmentos 2. ZIRCONITA (a) Pigmento rosa pink de Fe-ZrSiO 4 (b) incorporado em um esmalte branco, (c) em um esmalte cristalino; (d) revestimentos monocromáticos: pigmentos incorporados em esmaltes para temperatura de grês porcelanato cristalino, (e) branco e (f) mate. (a) Pigmento amarelo de praseodímio-zircão, (b) incorporado em um esmalte branco, (c) em um esmalte cristalino; (d) revestimentos monocromáticos: pigmentos incorporados em esmaltes para temperatura de grês porcelanato cristalino, (e) mate-cal e (f) branco.

15 2.4 CLASSIFICAÇÃO DOS CERÂMICOS Dificuldade de classificar segundo um único critério! CLASSIFICAÇÃO DOS CERÂMICOS SEGUNDO A COR INORGÂNICOS PRETOS COLORIDOS BRANCOS SINTÉTICO NATURAL OPACO TRANSPARENTE Hematita Ocre Âmbar TiO 2 ZrSiO 4 ZnO ZnS PbO BaCO 3 CaCO 3 Caolins Sílica ÓXIDOS METÁLICOS Fe 2 O 3 Cr 2 O 3 MISTURA DE ÓXIDOS METÁLICOS COMPOSTOS NÃO ÓXIDOS OUTROS Espinélios Rutilos Zircônios CdSeS Metais Ultramarinas Metais coloidais

16 2.4 CLASSIFICAÇÃO DOS CERÂMICOS Classificação de Evans leva em consideração a estrutura cristalina forma física de produção da cor no esmalte solúveis e insolúveis CLASSIFICAÇÃO DOS CERÂMICOS SEGUNDO EVANS DAS CORES INSOLÚVEIS INORGÂNICOS METAIS ÓXIDOS NÃO ÓXIDOS Compostos minerais coloridos (CoAl 2 O 4 ) Soluções sólidas de compostos coloridos Compostos incolores coloridos por óxidos coloridos Soluções sólidas de compostos coloridos e incolores Pigmentos mordientes Amarelo Pb, V, Sn Amarelo ZrO 2 /V/Sn

17 2.4 CLASSIFICAÇÃO DOS CERÂMICOS Classificação da Associação das Cores Secas dos EUA (DCMA) IDENTIFICAÇÃO NUMÉRICA: COR Violeta e vermelho púrpura 1 Azul e turquesa 2 Verde 3 Amarelo e amarelo esverdeado 4 Vermelho, rosa e orquídea 5 Bege 6 Marrom 7 Cinza 8 Preto 9 atende legislação sanitária separação em 14 estruturas cristalinas 1 14 identifica o grupo estrutural ou mineralógico especifica os elementos químicos da estrutura 1 9 indica a cor que produz este corante CÓDIGO DCMA: classificação mais completa apresentada até os dias atuais deixa de fora a classificação dos pigmentos cerâmicos., óxidos simples, sistemas não-óxidos e pigmentos protegidos.

18 CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL DOS CERÂMICOS DA DCMA NÚMERO DCMA NOME E ESTRUTURA CRISTALINA I. BADEÍLITA Badeílita amarela de zircônio-vanádio (Zr, V)O 2 II. BORATO Borato púrura de cobalto-magnésio (Co, Mg)B 2 O 3 III. CÓRINDON HEMATITA Coríndon rosa de cromo alumina (Al, Cr) 2 O Coríndon rosa de magnésio-alumina (Al, Mn) 2 O Hematita verde escura de chumbo Hematita marrom de ferro IV. GRANADA Granada verde vitória Ca 3 Cr 2 (SiO 4 ) 3 V. OLIVINA Olivino azul de silicato de cobalto CoSiO Olivino verde de silicato de níquel Ni 2 SiO 4

19 CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL DOS CERÂMICOS DA DCMA NÚMERO DCMA NOME E ESTRUTURA CRISTALINA VI. PERICLASE Periclase cinza de cobalto-níquel (Co, Ni)O VII. FENANCITA Fenancita azul de silicato de cobalto-zinco (Co,Zn) 2 SiO 4 VIII. FOSFATO Fosfato violeta de cobalto Co 3 (PO 4 ) Fosfato violeta de cobalto-lítio LiCoPO 4 IX. PRIDERITA Priderita amarelo-esverdeada Ba 3 Ni 2 Ti 17 O 39 X. PIROCLORO Pirocloro amarelo de antimoniato de chumbo Pb 2 Sb 2 O 7 XI. RUTILO CASSITERITA Rutilo amarelo de níquel, titânio e antimônio (Ni, Ti, Sb)O Rutilo amarelo de níquel, titânio e nióbio (Ni, Ti, Nb)O 2

20 CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL DOS CERÂMICOS DA DCMA NÚMERO DCMA NOME E ESTRUTURA CRISTALINA Rutilo bege de titânio, cromo e antimônio (Ti, Cr, Sb)O Rutilo bege de titânio, cromo e nióbio (Ti, Cr, Nb)O Rutilo bege de titânio, cromo e wolframio (Ti, Cr, W)O Rutilo bege de titânio, magnésio e antimônio (Ti, Mg, Sb)O Rutilo cinza de titânio, vanádio e antimônio (Ti, V, Sb)O Cassiterita amarela de estanho-vanádio (Sn, V)O Cassiterita vermelha de cromo-estanho (Sn, Cr)O Cassiterita cinza de estanho-antimônio (Sn, Sb)O Rutilo marrom de Ti-Sb-Cr-Mn (Ti-Sb-Cr-Mn)O Rutilo marrom de titânio, nióbio e magnésio (Ti, Nb, Mn)O 2 XII. ESFENO Esfeno carmim de estanho-cromo CaSnSiO 5 :Cr 2 O 7 XIII. ESPINÉLIO Espinélio azul ded aluminato de cobalto CoAl 2 O 4

21 CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL DOS CERÂMICOS DA DCMA NÚMERO DCMA NOME E ESTRUTURA CRISTALINA Espinélio cinza-azul de estanato de cobalto Co 2 SnO Espinélio azul de aluminato de cobalto e zinco (Co, Zn)Al 2 O Espinélio verde-azul de cromo aluminato de cobalto Co(Al, Cr) 2 O Espinélio verde de cromato de cobalto CoCr 2 O Espinélio verde de titanato de cobalto CoTiO Espinélio rosa de cromo aluminato de zinco Zn(Al, Cr) 2 O Espinélio marrom de ferro e cromo Fe(FeCr) 2 O Espinélio marrom titanato de ferro Fe 2 TiO Espinélio marrom de ferrita de níquel NiFe 2 TiO Espinélio marrom de ferrita de zinco (Zn, Fe)Fe 2 O Espinélio preto de cromita de zinco-ferro (Zn, Fe)(Fe, Cr) 2 O Espinélio preto de cromita de cobre CuCr 2 O Espinélio preto de ferro e cobalto (Fe, Co) Fe 2 O Espinélio preto de cromita de cobalto e ferro (Fe, Co)(Fe, Cr) 2 O 4

22 CLASSIFICAÇÃO ESTRUTURAL DOS CERÂMICOS DA DCMA NÚMERO DCMA NOME E ESTRUTURA CRISTALINA Espinélio preta de ferrita e magnésio (Fe, Mn)(Fe, Mn) 2 O Espinélio marrom de magnésio, ferro e cromo (Fe, Mn)(Fe, Mn, Cr) 2 O Espinélio azul de alumínio, estanho e cobalto (Sn, Co) (Al, Co) 2 O Espinélio preto de níquel, ferro e cromo (Ni, Fe)(Fe, Cr) 2 O Espinélio marrom de zinco, cromo e magnésio (Zn, Mn)(MnCr) 2 O 4 XIV ZIRCÃO Zircão azul vanádio-zircônio (Zr, V)SiO Zircão amarelo de praseodimio-zircônio (Zr, Pr)SiO Zircão rosa de ferro-zircônio (Zr, Fe)SiO 4

23 2.5.1 USINAGEM INTRODUÇÃO APLICAÇÃO: -BIOMATERIAIS

24 2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: EXERCÍCIOS 1. Cite duas diferenças entre a matéria-prima para a cerâmica tradicional e avançada 2. Dê cinco exemplos de cerâmica tradicional e cerâmica avançada. 3. Explique o diagrama triaxial para cerâmicas brancas. 4. Como classificam-se os processos de fabricação segundo a pressão versus a quantidade de água para conformação? 5. Explique o pseudopolimorfismo da alumina. 6. Que tipo de ligações estão presentes nas argilas e que propriedades conferem a mesma? 7. Cite os critérios de caracterização de matérias-primas. 8. A composição química de uma matéria-prima pode ser determinada por três diferentes técnicas, qual o critério para selecionar a técnica mais adequada? 9. Quais informações são obtidas através de uma análise de DTA/TG? 10. Cite as cinco diferentes técnicas para análise da granulometria de um material. 11. Quais as técnicas utilizadas para determinar o polimorfismo de um material? Justifique. 12. Para que serve a moagem no processamento de pós? 13. Cite cinco vantagens da moagem a úmido e cinco da moagem a seco. 14. Cite três tipos de moinhos. 15. De que depende a distribuição do tamanho de partículas em um material após a moagem? 16. Compare os processos de moagem: moinho de bolas e turbomill, segundo o tempo de moagem e a área superficial obtida. 17. Preencha a Tabela 1 diferenciando os processos de separação sólido-líquido.

25 2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: EXERCÍCIOS Tabela 1 Processos separação sólido-líquido Definição Características do processo Vantagens Desvantagens Usos Filtração Espessamento Flotação Atomização sob pressão Atomização Spray de dois fluidos Atomização Spray Centrífugo

26 20. Cite quatro formas de aglomerar partículas. 21. Defina calcinação e cite quatro fatores de influência. 22. Desenhe o fluxograma e explique o processamento de pós por sol-gel. 23. Cite quatro vantagens no uso de sol-gel. 24. Explique o processo Pechini. 25. Explique o processo SHS e dê dois exemplos de utilização deste. 26. Por que deve-se utilizar aditivos no processamento de pós? 27. Relacione o tipo de aditivo e a função deste no processamento de pós (escolha ao menos sete aditivos). 28. Cite cinco ligantes orgânicos e cinco inorgânicos. 2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: EXERCÍCIOS 18. Quais as vantagens de atomizar uma mistura sólido-líquido segundo as características área superficial, controle do tamanho de partícula, resfriamento por evaporação, tempo de residência e custo de equipamento? 19. Explique cada tipo de grão gerado na Figura 1 após a atomização. Figura 1

27 2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: EXERCÍCIOS 29. Quais são os principais tipos de aditivos e com que objetivos são empregados na compactação de massas cerâmicas? 30. Identifique e explique sucintamente os gráficos abaixo. 31. Como pode-se classificar os processos de secagem quanto a umidade? 32. Quais são alguns problemas que podem ocorrer na prensagem axial de uma massa cerâmica? 33. Qual a vantagem da prensagem a quente em relação à prensagem a frio? 34. Descreva sucintamente os processos de prensagem isostática a frio wet bag e dry bag? 35. Quais são algumas vantagens e desvantagens da colagem por barbotina? 36. Quais são os principais fatores de influência na colagem por barbotina? 37. Faça um fluxograma do processo de tape casting. Qual seu principal campo de aplicação?

28 2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: EXERCÍCIOS 38. Qual a influência do ar na massa cerâmica no processo de extrusão de massas cerãmicas? 39. Quais são as principais vantagens e desvantagens do processo de moldagem por injeção. 40. Qual é a microestrutura típica de revestimentos cerâmicos obtidos por aspersão térmica? 41. Que fatores interferem na aderência do revestimento sobre o substrato? 42. Cite alguns sistemas cerâmicos processados por cimentação. 43. Cite produtos cerâmicos processados por fusão. Porque é usada essa técnica para essas aplicações? 44. O que é deposição a vapor? Quais são as variantes mais importantes desta técnica? 45. Quais são os fenômenos de transporte envolvidos durante a secagem? 46. Quais são os fatores (ambientais e do corpo a ser seco) que influem na secagem? E como é esta influência? 47. Como varia a umidade com a taxa de secagem de um material, durante sua secagem? 48. Quais são os tipos de água presentes em um material? 49. Quais são os principais defeitos de secagem e sua causa? 50. Explique o gráfico abaixo. Qual sua importância na definição da curva de secagem?

29 2.5 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO: EXERCÍCIOS 51. O que é o índice de Piltz. 52. O que é sinterização. O que ocorre no corpo cerâmico durante o processo? 53. Defina sinterização por difusão e por fase líquida. 54. Quais são os mecanismos preponderantes num e noutro caso? 55. Cite quais são as principais reações e em que intervalo de temperatura ocorrem durante a queima de uma argila? 56 Cite quais são as principais reações e em que intervalo de temperatura ocorrem durante a queima de uma porcelana? 57. Bi-queima e monoqueima: o que é e dê exemplos de aplicação de cada caso. 58. Quais são os fatores de influência no processo de sinterização? 59. Quais são os principais defeitos de queima e qual sua origem? 60. Como pode ser avaliada a queima de um corpo cerâmico em laboratório? 61. Que fatores determinam a qualidade da usinagem de materiais cerâmicos? 62. Como varia a resistência mecânica do material cerâmico usinado em função da granulometria do disco abrasivo? 63. Como varia a rugosidade superficial do material cerâmico usinado em função da granulometria do abrasivo no corte a ultra-som? 64. O que é esmaltação de produtos cerâmicos? 65. Com que finalidade os produtos cerâmicos são esmaltados? 66. O que é frita? 67. O que é esmalte? 68. O que é corante? 69. O que é engobe e qual a finalidade de seu emprego? 70. O que é acordo entre o esmalte e o suporte cerâmico? 71. Cite 7 cátions e sua influência nas propriedades do esmalte? 72. Quais os principais defeitos que um esmalte cerâmico pode apresentar?