Anais do 50º Congresso Brasileiro de Cerâmica Proceedings of the 50 th Annual Meeting of the Brazilian Ceramic Society 22 a 25 de maio 2006 – Blumenau, SC PROCESSAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE VITROCERÂMICO DO SISTEMA LZSA OBTIDO POR LAMINAÇÃO DE PÓS O. R. K. Montedo 1 , G. M. Reitz 1,2 , F. M. Bertan 1,2 , R. Piccoli 1,2 , D. Hotza 2 , A. P. Novaes de Oliveira 2 SENAI/CTCmat - Centro de Tecnologia em Materiais, rua General Lauro Sodré, 300 Cx. P. 3247, Bairro Comerciário, 88802-330 - Criciúma/SC - Brasil [email protected]1 SENAI/CTCmat - Centro de Tecnologia em Materiais 2 Universidade Federal de Santa Catarina/UFSC - Departamento de Engenharia Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais/PGMAT RESUMO Dentre os vários sistemas vitrocerâmicos estudados, o sistema LZSA (Li 2 O- ZrO 2 -SiO 2 -Al 2 O 3 ) vem sendo obtido por diversas técnicas de processamento a partir de pós, como compactação uniaxial, extrusão e injeção. Outra possível forma de processamento é por laminação, com potencial para a fabricação de placas com espessura reduzida, tendo como objetivo principal a economia de energia e de matérias-primas, sem comprometer o desempenho dos produtos. Assim, uma composição vitrocerâmica pertencente ao sistema LZSA foi preparada, conformada por laminação do pó e caracterizada, por meio de medidas de retração térmica linear, densidade, desgaste por abrasão profunda, módulo de resistência à flexão e análise microestrutural por microscopia eletrônica de varredura., Os resultados mostraram que, a 950ºC, o material alcançou retração térmica linear de 14%, densidade relativa de 96% e módulo de resistência à flexão de 110 MPa. Palavras-chave: cerâmica, vitrocerâmicos, laminação, propriedades. INTRODUÇÃO Vitrocerâmicos são materiais relativamente novos que, por causa de suas propriedades peculiares , têm encontrado aplicações nos mais diversos setores da sociedade e da indústria. As características dos materiais vitrocerâmicos dependem, d
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VITROCERÂMICO DO SISTEMA LZSA OBTIDO POR LAMINAÇÃO DE PÓS
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Anais do 50º Congresso Brasileiro de Cerâmica Proceedings of the 50th Annual Meeting of the Brazilian Ceramic Society
22 a 25 de maio 2006 – Blumenau, SC PROCESSAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE VITROCERÂMICO DO SISTEMA
LZSA OBTIDO POR LAMINAÇÃO DE PÓS
O. R. K. Montedo1, G. M. Reitz1,2, F. M. Bertan1,2, R. Piccoli1,2, D. Hotza2, A. P. Novaes de Oliveira2
SENAI/CTCmat - Centro de Tecnologia em Materiais, rua General Lauro Sodré, 300
Cx. P. 3247, Bairro Comerciário, 88802-330 - Criciúma/SC - Brasil [email protected]
1SENAI/CTCmat - Centro de Tecnologia em Materiais 2Universidade Federal de Santa Catarina/UFSC - Departamento de Engenharia
Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais/PGMAT
RESUMO
Dentre os vários sistemas vitrocerâmicos estudados, o sistema LZSA (Li2O-
ZrO2-SiO2-Al2O3) vem sendo obtido por diversas técnicas de processamento a partir
de pós, como compactação uniaxial, extrusão e injeção. Outra possível forma de
processamento é por laminação, com potencial para a fabricação de placas com
espessura reduzida, tendo como objetivo principal a economia de energia e de
matérias-primas, sem comprometer o desempenho dos produtos. Assim, uma
composição vitrocerâmica pertencente ao sistema LZSA foi preparada, conformada
por laminação do pó e caracterizada, por meio de medidas de retração térmica
linear, densidade, desgaste por abrasão profunda, módulo de resistência à flexão e
análise microestrutural por microscopia eletrônica de varredura., Os resultados
mostraram que, a 950ºC, o material alcançou retração térmica linear de 14%,
densidade relativa de 96% e módulo de resistência à flexão de 110 MPa.
Estes dados estão coerentes com os valores de densidade relativa mostrados
na Tabela III, já que as propriedades mecânicas são diretamente influenciadas pela
densificação do material. Montedo (8), utilizando a frita pura sem adição de bentonita
Anais do 50º Congresso Brasileiro de Cerâmica Proceedings of the 50th Annual Meeting of the Brazilian Ceramic Society
22 a 25 de maio 2006 – Blumenau, SC e tendo empregado o processo de conformação por compactação uniaxial do pó, e
Bertan et al (9), que adicionou 7% de bentonita e 10% de partículas silicato de
zircônio, em peso, à frita LZSA e utilizou o processo de conformação por extrusão,
obtiveram medidas de MRF e resistência à abrasão profunda que foram comparadas
às obtidas neste trabalho. Montedo (8) obteve o valor de MRF de 110 MPa a 900ºC e
95 mm3 para a resistência à abrasão profunda, enquanto que Bertan et al (9)
obtiveram o valor de 74,5 mm3 para resistência à abrasão profunda. Para um
revestimento cerâmico do tipo grês porcelanato típico, os valores de MRF e de
resistência à abrasão profunda são, respectivamente, 40-45 MPa e 150 mm3. Desta
forma, pode-se dizer que os parâmetros de processamento e os tratamentos
térmicos empregados formam adequados já que permitiram a obtenção de materiais
como propriedades otimizadas no intervalo de temperatura compreendido entre 950
e 1000ºC.
A Figura 3 apresenta uma micrografia obtida por MEV, mostrando a
microestrutura da composição LZSA7B sinterizada a 950ºC por 10 min. Nesta figura
pode-se evidenciar as fases cristalinas espodumênio-β e silicato de zircônio,
determinadas por microssonda EDAX, a porosidade e a fase vítrea residual. Pode-se
dizer que um tratamento térmico mais apropriado poderia reduzir a porosidade e a
fase vítrea residual, com possível melhoria nas propriedades finais.
CONCLUSÃO
Figura 3 - Micrografia obtida por
MEV (BSE) da composição
LZSA7B sinterizada a 950ºC por
10 minutos (atacadas com HF a
2% por 25s)
Fase vítrea residual
Porosidade
Região contendo espodumênio-β
Partículas de silicato de zircônio
Anais do 50º Congresso Brasileiro de Cerâmica Proceedings of the 50th Annual Meeting of the Brazilian Ceramic Society
22 a 25 de maio 2006 – Blumenau, SC
Uma composição vitrocerâmica pertencente ao sistema LZSA foi preparada,
conformada por laminação de pós e tratada termicamente, obtendo-se placas
cerâmicas que foram caracterizadas. Os resultados mostraram que os corpos de
prova sinterizados a 950ºC e 10 min alcançaram RL de 14%, Drelativa de 96%, MRF
de 110 MPa, resistência à abrasão de 108 mm3 e CET de 4x10-6ºC-1.
REFERÊNCIAS 1. Z. Strnad. Characteristics of glass-ceramics materials. Glass-Ceramic Materials, New york, 1986, 5. 2. P. W. McMillan. Glass Ceramics, 2nd Edn, Academic Press, New York, 1979. 3. J. H. Simmons et al. Advances in Ceramics, Vol. 4: Nucleation and Crystallization in Glasses (Edited by American Ceramic Society), 1982. 4. E. M. Rabinovich. Review. Preparation of glass by sintering. Journal of Materials Science, 20, 4259-97, 1985. 5. D. M. Miller. US Patent 3926648 (1975). 6. Takher et al. Glass and Ceramics 34 (7), 1977, 445. 7. C. I. Helgesson. In “Science of Ceramics, vol. 8 (British Ceramic Society), 347, 1976. 8. O. R. K. Montedo. Projeto, caracterização e preparação de camada de proteção para revestimento cerâmico constituída por vitrocerâmico do Sistema LZSA. Florianópolis, 2005. 147 p. Tese de Doutorado, Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais. Universidade Federal de Santa Catarina. 9. F. M. Bertan, O. R. K. Montedo, D. Hotza, A. P. N. de Oliveira. Processamento e caracterização de materiais vitrocerâmicos do sistema LZSA reforçados com partículas de ZrSiO4 obtidos por extrusão, Anais do 48º Congresso Brasileiro de Cerâmica, Curitiba, PR, julho de 2004, V. 12, p 1-8. 10. L. Giassi. Moldagem por injeção de pós precursores de vitrocerâmico do sistema LZSA. Florianópolis, 2004. Dissertação de Mestrado, Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais. Universidade Federal de Santa Catarina. 11. J. Balzareit, T. Rymon-Lipinski. Roll Pressing: A New Variation for Shaping Tiles. Journal Info Ceramic Forum International, 75 (3),111-114, 1998. 12. F. M. Bertan, O. R. K. Montedo, G. M. Reitz, D. Hotza, A. P. N. de Oliveira. Obtenção e caracterização de materiais vitrocerâmicos extrudados, Anais do Sulmat 2004, Joinville, SC, setembro de 2004, p 1-6.
PROCESSING AND CHARACTERIZATION OF LZSA GLASS-
CERAMICS OBTAINED BY ROLL PRESSED POWDERS
ABSTRACT
There are several known glass-ceramic systems, and the LZSA (Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O3) system has been obtained by different powder processing techniques as
Anais do 50º Congresso Brasileiro de Cerâmica Proceedings of the 50th Annual Meeting of the Brazilian Ceramic Society
22 a 25 de maio 2006 – Blumenau, SC uniaxial compaction, extrusion and injection moulding. Another possibility is the so called roll-pressing technology that allows the production of low thickness sheets saving energy and raw-materials and keeping the performance of the products. So, a glass-ceramic composition belonging to the LZSA system was prepared so that the parent glass and binder were roll-pressed and then characterized by linear thermal shrinkage, relative density, deep abrasion wear and modulus of rupture measurements as well as by microstructural analysis (SEM) Results have showed that the material heat treated at 950ºC has achieved linear thermal shrinkage of 14%, relative density of 96%, and modulus of rupture of 110 MPa. Key-words: ceramics, glass-ceramics, roll-pressing, properties.