Efeito da tecnologia de microondas nas propriedades tecnológicas dos componentes de cerâmica estrutural

O processamento térmico de materiais cerâmicos via energia de microondas, no estágio atual, vem ganhando cada dia mais importância, tendo em vista suas inúmeras aplicações, como por exemplo: aplicação de microondas na área de processamento mineral (aquecimento de minérios antes da moagem, secagem, redução carbotérmica de óxidos minerais, lixiviação, fusão, pré-tratamento de minérios e concentrados de ouro refratário, regeneração de carvão, etc. de acordo com Kigman & Rowson, 1998). Em virtude de uma série de vantagens em potencial, frente aos métodos convencionais de aquecimento, como redução no tempo de processamento; economia de energia; diminuição do diâmetro médio das partículas e melhoramento nas propriedades tecnológicas em geral, esta tecnologia vem se destacando. Neste contexto, o objetivo geral deste trabalho, é desenvolver uma pesquisa visando identificar e caracterizar novas opções de matérias-primas cerâmicas como argilas, feldspatos e caulins que sejam eficazes para definir a formulação de uma ou mais massas para produção de componentes de cerâmica estrutural com propriedades físicas, mecânicas e estéticas adequadas após passarem por sinterização convencional e por energia de microondas destacando as vantagens desta última. Além dos requisitos técnicos e de processo, as formulações apresentadas deverão atender às expectativas de preço e de logística de fornecimento. No estudo foram conformados corpos-de-prova por extrusão e prensagem, sinterizados em fornos microondas e convencional, sob ciclos de queima mais rápidos que os atualmente praticados. As matérias-primas foram caracterizadas e analisadas, utilizando as técnicas de fluorescência por raios X (FRX), difração por raios X (DRX), análise térmica diferencial (DTA), análise térmica gravimétrica (DTG), análise granulométrica (AG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), absorção d agua (AA), massa especifica aparente (MEA), porosidade aparente (PA), retração linear (RL) e tensão de ruptura e flexão (TRF). Os resultados obtidos indicaram que as propriedades tecnológicas de Absorção de água (AA) e Tensão de Ruptura e flexão (TRF), proposto no trabalho foram adquiridos com sucesso e estão bem além do limite exigido pelas especificações das normas da ABNT NBR 15.270/05 e 15.310/09

Estudo da adição de resíduo de scheelita em matriz cerâmica: formulação, propriedades físicas e microestrutura

Extractivism mineral is considered an activity highly degrading, due to the large volume of material that he moves in the form of ore and residues. The vast majority of mining companies do not show any technology or economically viable application that will allow the recycling of mineral residue, these being launched in areas receiving located the "open skies" degrade the environment. In Rio Grande do Norte to the production of ceramic red restricts their activities to the production of products such as: solid bricks, ceramic blocks, tiles, among others. Seeking to unite experiences and technical information that favor sustainable development, with important benefits to the construction sector and civil society in general, the present work studies the incorporation of the residue of scheelite in ceramic matrix kaolinitic, coming from the municipality of Boa Saúde - RN, in percentage of 5 %, 10 %, 20 %, 30% 40% and 50 %, by evaluating its microstructure, physical properties and formulation. The raw materials were characterized through the trials of X ray fluorescence, Diffraction of X rays, Differential Thermal Analysis and Termogravimetric Analysis. The samples were formed and fired at temperatures of 850o, 900o, 1000o, 1050o, 1100o, 1150o and 1200 oC, with isotherm of 1 hour and heating rate of 10 oC/min. Assays were performed technological of loss to fire, Water Absorption, Apparent Porosity, Apparent Density, Mass Loss in Fire and Bending Resistance; in addition to the Scanning Electron Microscopy, analyzing their physical and mechanical properties. The use of residue of scheelite in ceramic mass kaolinitic provided a final product with technological properties that meet the technical standards for the production of bricks and roofing tiles, with the percentage of 20% of waste that showed the best results

Efeito da adição de grafite expandido por microondas nas propriedades térmicas, elétricas e mecânicas de nanocompósitos de matriz epóxi

Epoxy based nanocomposites with 1 wt % and 3 wt % of nanographite were processed by high shear mixing. The nanographite was obtained by chemical (acid intercalation), thermal (microwave expansion) and mechanical (ultrasonic exfoliation) treatments. The mechanical, electrical and thermal behavior of the nanocomposites was determined and evaluated as a function of the percentage of reinforcement. According to the experimental results, the electrical conductivity of epoxy was not altered by the addition of nanographite in the contents evaluated. However, based on the mechanical tests, nanocomposites with addition of 1 wt.% and 3 wt.% of nanographite showed increase in tensile strength of 16,62 % and 3,20 %, respectively, compared to the neat polymer. The smaller increase in mechanical strength of the nanocomposite with 3 wt.% of nanographite was related to the formation of agglomerates. The addition of 1 wt.% and 3 wt.% of nanographite also resulted in a decrease of 6,25 % and 17,60 %, respectively, in the relative density of the material. Thus, the specific strength of the nanocomposites was approximately 33,33 % greater when compared to the neat polymer. The addition of 1 wt.% and 3 wt.% of nanographite in the material increased the mean values of thermal conductivity in 28,33 % and 132,62 %, respectively, combined with a reduction of 26,11 % and 49,80 % in volumetric thermal capacity, respectively. In summary, it has been determined that an addition of nanographite of the order of 1 wt.% and 3 wt.% produced notable elevations in specific strength and thermal conductivity of epoxy

Efeito da velocidade de aquecimento nas propriedades de produtos da cerâmica estrutural

Heating rate is one of the main variables that determine a fire cycle. In industrial processes that use high temperatures, greater fire great can reduce the cost of production and increase productivity. The use of faster and more efficient fire cycles has been little investigated by the structural ceramic industry in Brazil. However, one of the possibilities that aims at modernizing the sector is the use of roller kilns and the inclusion of natural gas as fuel. Thus, the purpose of this study is to investigate the effect of heating rate on the technological properties of structural ceramic products. Clay raw materials from the main ceramic industries in the state of Rio Grande do Norte were characterized. Some of the raw materials characterized were formulated to obtain the best physical and mechanical properties. Next, raw materials and formulations were selected to study the influence of heating rate on the final properties of the ceramic materials. The samples were shaped by pressing and extrusion and submitted to rates of 1 °C/min, 10 °C/min and 20 °C/min, with final temperatures of 850 °C, 950 °C and 1050 °C. Discontinuous cycles with rates of 10 °C/min or 15 °C/min up to 600 °C and a rate of 20 °C/min up to final temperature were also investigated. Technological properties were determined for all the samples and microstructural analysis was carried out under a number of fire conditions. Results indicate that faster and more efficient fire cycles than those currently in practice could be used, limiting only some clay doughs to certain fire conditions. The best results were obtained for the samples submitted to slow cycles up to 600 °C and fast fire sinterization up to 950 °C. This paper presents for the first time the use of a fast fire rate for raw materials and clay formulations and seeks to determine ideal dough and processing conditions for using shorter fire times, thus enabling the use of roller kilns and natural gas in structural ceramic industries

Influência da adição de rejeitos cerâmicos nas propriedades de cerâmica vermelha da região do Recôncavo Baiano

The study of the physical and mechanic properties is an analysis of unquestioned importance on the production of the ceramic materials. In the region of the Recôncavo Baiano, there are ceramic and small brick factories, that still use rudimentary techniques, where the necessity of characterization of raw materials is denounced by the quality of the final product. The present work has for objective to study the behavior of the clay proceeding from the region of the Recôncavo, between the cities of Candeias and Camaçari/Ba, with addition of 5, 10 and 15% by weight of brick scraps, trying to optimize the physic and mechanical properties of the final product, aiming a better possibility of being manufactured, mechanic resistance, low linear retraction and water absorption. The brick scraps and the clay were characterized by FRX, DRX, TG, ATD and the granulometric analysis. Samples for testing where prepared by uniaxial pressing at 25Mpa, in 60x20x5mm size. The evaluated technological properties were: linear retraction, water absorption, apparent porosity and flexural strength. The samples were burned in electric oven in the temperatures of 850º, 950º and 1050ºC and compared its mechanical properties and the gresification. With addition of 15% by weight of brick scraps and burning at 900º-1000ºC the samples showed properties superior to that clay

Propriedades cerâmicas e imobilização do manganês em cerâmica estrutural

In this work is the addition of a metallic ion, of the metal Manganese, in a clay of Rio Grande do Norte state for structural ceramics use, the objective this study was to assess the evolution of ceramic properties. The clay was characterized by Chemical and Thermal analysis and Xray difraction. The metallic ion was added in the clay as aqueous solutions at concentrations of 100, 150 and 200 mg / L. The molded by extrusion and the burned were temperatures at 850, 950, 1050 and 1150 º C. Was made Chemical Analysis and investigated the following parameters environmental and ceramic: Solubility, Colour, Linear Retraction (%), Water Absorption (%), Gresification Curves, Apparent Porosity (%), Apparent Specific Mass (g/cm3) and Flexion Rupture Module (kgf/cm2). The results showed that increasing the concentration of metallic ion, properties such as Apparent Porosity (%), Water Absorption (%) decreases and the Flexion Rupture Module (kgf/cm2) increases with increasing temperature independent of the concentration of the ion. The gresification curves showed that the optimum firing temperatures were in the range between 950 and 1050 ° C. The evaluation of the properties showed that the ceramic material can be studied its use in solid brick and ceramic materials with structural function of filling. The results of solubility showed that the addition of ion offers no risk to the environment

Investigação das propriedades ópticas e elétricas em alexandrita natural e sintética

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Otimização do processamento para obtenção de compósitos polímero/cerâmica com propriedades piezo e piroelétricas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Propriedades piezo, piroelétrica e dielétrica de compósitos cerâmica ferroelétrica/polímero dopados com polianilina

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Avaliação das propriedades mecânicas e elétricas da liga 6201 não refinada, modificada com os teores de cobre (0,05 e 0,3)% para transporte de energia elétrica

No presente trabalho, foram feitos experimentos com a liga de Al – 0,6%Mg - 0,8%Si não refinada, com variações no teor de cobre (0,05% e 0,3%), que objetivaram avaliar dois aspectos do comportamento da liga. O primeiro aspecto diz respeito a afinidade entre esta e o molde, no qual busca se observar o efeito das variáveis térmicas de solidificação sobre a estrutura do fundido e sua correlação com propriedades mecânicas e elétricas, o segundo aspecto está relacionado com o comportamento intrínseco da variação da composição química quando submetida a baixas velocidades e taxas de resfriamento. Para a avaliação das variáveis térmicas de solidificação (velocidades das isotermas liquidus, taxas de resfriamento) utilizouse um dispositivo de solidificação unidirecional horizontal. Os lingotes produzidos a partir da solidificação da liga passaram pelos processos mecânicos de usinagem, laminação e trefilação, examinados em diferentes posições e diâmetros, através do ensaio de tração e condutividade elétrica. Foram analisadas as fraturas em função das microcavidades e diferentes concentrações de teores de cobre constatando-se que em relação ao material deformado a frio, o LRT tem uma tendência de crescimento para a liga de maior concentração de cobre. Os valores avaliados também possibilitaram concluir que a condutividade elétrica cresce quanto maior for o diâmetro das microcavidades e menor o teor de cobre. Com o objetivo de se avaliar somente o comportamento intrínseco da variação da composição química da liga, foi utilizado um segundo dispositivo de solidificação, molde em “U”, pintado internamente com solução de caulim que atribui ao molde baixas velocidades de resfriamento. Os resultados mostram que para os dois teores de cobre há uma tendência de crescimento do LRT com o aumento da redução sofrida pelas amostras, sendo o LRT maior para a liga com maior teor de cobre. Atribuímos este comportamento ao maior teor de soluto que por sua vez apresentou melhor resposta a deformação plástica, encruando mais o material. Entretanto, a caracterização elétrica ocorre de modo inverso, a exemplo do constatado na solidificação unidirecional, onde o menor teor de cobre foi mais eficiente.

Correlação da coalescência de microcavidades com as propriedades mecânicas e elétricas de fios para Tx e Dx de energia elétrica da liga base Al-0,5%Cu-[0,24-0,28]%Fe modificada com teores de silício

Neste trabalho, é feita uma tentativa para estabelecer a influência dos teores [0,5; 0,7 e 0,9]%Si, como agentes modificadores da liga Al-0,05%Cu-[0,24-0,28]%Fe, avaliada através de aspectos que levaram em conta parâmetros operacionais de vazamentos unidirecionais horizontais tais como velocidades (Vs) e taxas de solidificação (Tx). Após operações de corte e usinagem foram obtidos perfis cilíndricos, com diâmetros de 9,5mm e comprimento de 120mm, a partir dos quais, após operações de trabalho à frio, chegou-se a fios com diâmetros de 2,7; 3,0; 3,8 e 4,0mm. Estes perfis foram submetidos à caracterização elétrica, com base na condutividade elétrica, à caracterização mecânica, com base em ensaios tensão/deformação enfatizando o alongamento, e a caracterização estrutural em seções longitudinais, com ênfase na distribuição das partículas de segunda fase e no aspecto da fratura, na qual a metodologia de avaliação das dimensões das microcavidades se utiliza da razão do cumprimento (L) pela largura (W).

Efeito de teores de Zr sobre as propriedades mecânicas e elétricas de ligas Al-Ec-Si aplicadas na elaboração de ligas para Tx e Dx de energia elétrica

Este trabalho objetiva desenvolver uma análise da influência do Zr na modificação de características importantes em ligas de Al-EC-Si para aplicação como condutor de energia elétrica, almejando obter-se propriedades termorresistentes. Para a realização deste estudo, as ligas foram obtidas por fundição direta em lingoteira metálica em formato “U”, a partir do Al-EC, fixando-se na base o teor de 0,7% de Si, e em seguida, variando-se diferentes teores de Zr. Com o intuito de precipitar as partículas de segunda fase chamadas de dispersóides, que tem como principal característica a retenção da microestrutura deformada quando exposta a altas temperaturas, foi necessário submeter as ligas a um tratamento térmico de 310 ºC durante 24 horas afim de provocar o surgimento dos finos dispersóides de Al₃Zr. Foram estabelecidas duas etapas para obtenção dos resultados: A ETAPA I composta da solidificação, usinagem e deformações obtidas com as ligas, gerando os fios que foram utilizados em todos os ensaios. A ETAPA II repete os mesmos procedimentos adotados na ETAPA I, porém é feito um tratamento térmico de 310ºC por 24 horas antes da deformação. A caracterização das amostras dos fios de cada liga quanto à termorresistividade, que obedeceu a exigência da COPEL (Companhia Paranaense de Energia), sendo submetidos à temperatura de 230 ºC por uma hora e foram feitos também tratamentos térmicos na temperatura de 310 e 390ºC, com a finalidade de se avaliar a estabilidade térmica das ligas estudadas. Verificou-se de maneira geral que teores crescentes de Zr provocam um refinamento de grão e aumentam o LRT e a estabilidade térmica da liga, tanto na ETAPA I quanto na ETAPA II. Foi observado ainda que na ETAPA I, a condutividade foi bastante afetada pelos teores de Zr, e que a inserção do tratamento térmico da ETAPA II melhorou a capacidade de conduzir energia elétrica na liga, particularmente para o diâmetro que sofreram maior deformação.

Caracterização de argilas usadas para produção de cerâmica vermelha e estudo das alterações nas suas propriedades pela adição de resíduos

Neste trabalho são apresentados os resultados de caracterização das principais argilas usadas pela indústria cerâmica vermelha regional e, também, de alguns resíduos sólidos produzidos na região de Presidente Prudente - SP. Os resultados da incorporação destes resíduos em massas cerâmicas são avaliados através do estudo de suas propriedades tecnológicas. Para a caracterização dos materiais foram utilizadas as seguintes técnicas: análise textural (concentração das frações areia, silte e argila), difratometria de raios X e análise térmica. As propriedades tecnológicas de corpos de prova cerâmicos foram avaliadas através dos seguintes parâmetros: retração linear (RL), perda de massa ao fogo (PF), massa específica aparente (MEA), porosidade aparente (PA), absorção de água (AA) e resistência mecânica à flexão (RMF). Corpos de prova, com diferentes concentrações de resíduos, foram prensados (prensa uniaxial manual) e queimados em temperaturas que variaram de 800 a 1200 oC, usando um forno tipo mufla com controle de temperatura. As argilas sedimentares foram coletadas nas margens do rio Paraná e em áreas de várzea, próximas as cerâmicas. As amostras estudadas, coletadas nos depósitos das cerâmicas, são usadas para produção de tijolos maciços, blocos furados e telhas. Quatro tipos diferentes de resíduos foram estudados: (1) lodo de estação de tratamento de água ETA, (2) torta de filtro de indústria de re-refino de óleo lubrificante, (3) pó de vidro (soda-cal) de garrafa tipo long neck descartável, e (4) cinza de bagaço de cana. Estes resíduos foram incorporados em massas cerâmicas coletadas nas indústrias... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)

Propriedades ópticas e elétricas de materiais híbridos de sílica/orgânico à base de GPTS:TEOS preparados pelo método sol-gel

Fabrication of optoelectronic devices requires the employment of at least one transparent electrode. Usually, commercially transparent electrodes have been made by deposition of indium tin oxide (ITO) films by RF-Sputtering technique. These commercial electrodes have sheet resistance of about 100 Ω/sq and optical transmittance of 77% at the wavelength of 550 nm. The poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene-sulfonate (PEDOT:PSS) is an alternative material to fabricate transparent electrodes due to its high conductivity (about 600 S/cm) and solubility in water. Soluble conductive materials exhibits advantages for processing of electrode layers, however there is a disadvantage during devices fabrication once materials with the same solvent of the electrode material cannot be coated one over the other. Alternatively, organic/Silica hybrid materials prepared by sol-gel process allow producing bulks and films with high chemical durability. In order to obtain transparent electrodes with high chemical durability, we introduced a blended material comprising the high UV-VIS transparency of organic/Silica sol-gel material and a high conductivity polymer PEDOT:PSS. The organic/Silica sol was obtained using two different molar concentrations (1:1 and 4:1), of tetraethylorthosilicate (TEOS) and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTS). Amounts of PEDOT:PSS solutions were added to the sol material, resulting in different weight fractions of sol and polymer. G:T/P:P were deposit onto glass substrates by spray-coating. In order to perform electrical characterization of the blended material, gold electrodes were thermally evaporated onto the films. The electrical characterization was performed using a Keithley 2410 source/meter unity and the optical characterization, using a Cary50 UV-Vis spectrophotometer. The absorption coefficient and electric conductivity of the different compositions blends, as function of the PEDOT:PSS concentration, were...