Desenvolvimento de processo alternativo para a fabricação de materiais cerâmicos envolvendo as técnicas de conformação por consolidação com amido e colagem

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

A conformação por consolidação com amido é uma técnica que utiliza o amido como ligante e elemento formador de poros e é usada geralmente para confecção de cerâmicas porosas. Essa técnica pertence à família dos métodos de conformação direta que utilizam moldes impermeáveis. Por outro lado, a obtenção de cerâmicas pelo método da colagem de barbotinas é extremamente conhecido e amplamente utilizado na indústria. Baseia-se no ato de verter a barbotina em moldes porosos de gesso. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um novo método para a obtenção de cerâmicas de alumina, que consiste na junção dos processos de colagem e de conformação com amido. Ou seja, suspensões contendo amido foram vertidas em moldes porosos de gesso e submetidas ao processo de gelatinização, visando a consolidação das peças e futura sinterização. Para atingir esta meta, o trabalho foi dividido em três etapas: a primeira, um estudo detalhado da conformação por consolidação com amido; posteriormente, uma análise de peças cerâmicas produzidas com a utilização de um molde com base porosa e laterais impermeáveis, a fim de gerar um gradiente de porosidade; por fim, um estudo das cerâmicas obtidas a partir do vertimento de suspensões contendo amido no teor de 10% a 40%, em moldes de gesso de consistência 70 e 90. As cerâmicas produzidas na primeira e terceira etapas foram caracterizadas por meio do ensaio de flexão por três pontos, e em determinados casos os resultados foram tratados estatisticamente pelo método de Weibull, pela determinação da porosidade aparente, baseado no Princípio de Arquimedes, por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Uma análise comparativa mostrou que as cerâmicas produzidas por este novo método proposto apresentaram maior resistência mecânica que as obtidas somente por conformação por consolidação amido ou somente por colagem.

The formation by starch consolidation is a technique which uses the starch as a binder and porous form element and is generally used to make porous ceramics. This technique belongs to the direct consolidation methods that use mould impermeable. On the other hand, the ceramic obtained by the slip casting method is extremely known and largely used in the industry. It is based on the act of pouring the slip in cast porous moulds. This work was intended to develop a new method for obtaining alumina ceramics, that consists on joining of slip casting processes and starch consolidation, that is, suspensions containing starch were poured in cast porous moulds and submitted to the gelling process, in order to obtain the sample consolidation and future sintering. For reaching this purpose, the work was divided in three stages: the first one, a detailed study of the starch consolidation; later, an analysis of ceramic samples produced by using a mould porous base and impermeable laterals, in order to generate a porosity gradient; finally, a study of the ceramics obtained from suspension flowing containing starch of 10% to 40% content in cast mould of 70 and 90 consistence. The ceramics produced in the first and third stage were characterized by means of threepoint flexural test and in certain cases the results were statistically treated by the Weibull method, by the determination of the apparent porosity, based on Archimedes principle, by optical microscopy and scanning electronic microscopy. The comparative analysis showed that the ceramics produced by this new proposed method presented better mechanical resistance than the ones obtained only by starch consolidation or only by slip casting.