ÁREA: Materiais
TÍTULO: Estudo comparativo da formação de fases cristalinas em vitrocerâmicas à base de vermiculita (VT1) e vermiculita dopada com óxido de zinco (VT2)
AUTORES: SILVA JR., C. N. (UFRN) ; MELO, D. M. A. (UFRN) ; SILVA, J. E. C. (UFTO) ; AMARAL, J. R. (UFRN) ; PIMENTEL, P. M. (UFRN)
RESUMO: Este trabalho teve por objetivo utilizar a vermiculita para obtenção de novos materiais vitrocerâmicos, realizando estudos de caracterização determinação dos parâmetros físicos químicos como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, microdureza Vickers, difração de raios-X e testes de resistência química a ácidos e bases verificando o potencial destes novos materiais para aplicações como revestimentos cerâmicos com elevadas propriedades mecânicas e baixas temperaturas de processamento.
PALAVRAS CHAVES: vermiculita, vidrados, raios-x
INTRODUÇÃO: As vitrocerâmicas são materiais preparados pela cristalização controlada de um material precursor, apresentando fases cristalinas distribuídas ao longo de um ambiente vítreo. Tal definição pode ser ampliada a sólidos sem fase vítrea detectável, considerando-se que, nestes materiais o vidro precursor possui uma composição tal que a razão entre seus componentes leva, após o tratamento térmico, à cristalização de todo o volume vítreo. Os materiais vitrocerâmicos apresentam propriedades mecânicas e aspectos visuais atraentes a serem utilizados como revestimentos na construção civil e em aplicações industriais com elevada performance funcional. No presente trabalho foram sintetizadas vitrocerâmicas à base de vermiculita (VT1) e vermiculita dopada com óxido de zinco (VT2), com o objetivo de se fazer uma análise das diferentes fases cristalinas presentes nestes sistemas.
MATERIAL E MÉTODOS: As vitrocerâmicas vermiculita (VT1) e vermiculita com adição de óxido de zinco (VT2) foram sintetizadas utilizando tetraborato de sódio como agente fundente. As misturas foram fundidas a 1200 °C/30 min em cadinhos de Pt-Au utilizando forno elétrico convencional. Logo após obtenção dos vidros de partida, foi realizado tratamento térmico em temperatura de 750 °C por 3, 6, 12, 24 e 48 horas e em 800 e 850 °C por 12 horas, visando promover a cristalização desses materiais. Uma vez sintetizadas, as vitrocerâmicas foram caracterizadas pela técnica de difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva e medidas de microdureza vickers com o objetivo de verificar o estado vítreo e de identificar as fases cristalinas formadas na matriz durante os tratamentos térmicos. A presença de fases cristalinas foi evidenciada pela análise de difração de raios X e os respectivos picos identificados por padrões JCPDS.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: De acordo com os difratogramas de raios-X, a amostra VT1 exibe picos bem definidos de aluminossilicatos de sódio (Na4Al2Si2O9). Nesta amostra não foi observada influência do tempo de tratamento térmico, enquanto na amostra VT2, quando tratada a 750 °C/48 h, foi possível identificar novas fases cristalinas de aluminossilicatos de sódio (Na6Al4Si4O17), óxido de alumínio e ferro (MgAl2O4) caracterizando o mineral espinélio e óxido de zinco e ferro (ZnFe2O4) caracterizando o mineral flanklinita. À análise microestrutural evidencia a formação de cristais bem definidos em forma de agulhas (dendítricos) comprovando a atuação do óxido de zinco como óxido modificador da estrutura vítrea o que está de acordo com Toya et. al. Os ensaios de microdureza vickers mostram um aumento da dureza das vitrocerâmicas em relação aos vidros de partida que variam de 3,68 a 6,26 GPa. Este aumento está relacionado à quantidade de fases cristalinas formadas durante o processo de recozimento das peças [CAMPOS et. al., 2002 e TOYA et al., 2004].
CONCLUSÕES: Neste trabalho foram obtidas novas vitrocerâmicas com um fundente (tetraborato de sódio) que proporciona um menor ponto de fusão em relação à obtenção de outros sistemas vitrocerâmicos tradicionais, proporcionando assim diminuição do tempo de queima e menor quantidade de energia utilizadas em fornos industriais.
AGRADECIMENTOS: A UFRN, UFPE e a CAPES.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CAMPOS, S. D., ESPINDOLA, C. e SILVEIRA, C. B. 2002. Resistência química de vitro-cerâmicas pertencentes a sistemas Li2O-ZrO2-BaO-SiO2 frente ao tratamento com soluções ácidas e básicas. Química nova, 25: 186-190.
JCPDS (Power diffraction file search manual); International Centre for Diffraction Data: Pennsylvania, 1981.
TOYA, T., KAMESHIMA, Y., YASUMORI, A. AND OKADA, K. 2004. Preparation and properties of glass-ceramics from wastes (Kira) of silica sand and kaolin clay refining. Journal of the European Ceramic Society, 24: 2367-2372.
