Obtenção de esmaltes vitrocerâmicos de elevado desempenho nos sistemas MgO-Al2O3-SiO2 e CaO-Al2O3-SiO2

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais.Este trabalho estudou a viabilidade tecnológica de obtenção de esmaltes vitrocerâmicos de elevado desempenho, caracterizando uma alta resistência à abrasão, resistência ao manchamento e ao ataque químico. Inicialmente, procedeu-se à seleção de composições adequadas para a obtenção de fritas. Esta seleção foi realizada a partir de sistemas com cristalização de fases de alta dureza e baixo coeficiente de dilatação térmica, além da facilidade de obtenção e utilização industrial das matérias-primas. Foram investigadas diversas composições nos sistemas MgO-Al2O3-SiO2 e CaO-Al2O3-SiO2, com relação ao seu comportamento térmico de sinterização e cristalização, caracterização microestrutural e dilatométrica. Foram selecionadas duas composições com características mais adequadas à obtenção de esmaltes, segundo os critérios: formação das fases cristalinas cordierita e anortita, baixa porosidade e coeficiente de dilatação térmica adequado aos suportes cerâmicos comerciais. As composições selecionadas para a obtenção de fritas foram: Mg-C2 7% Na2O (composição aproximada: 20%MgO, 24%Al2O3, 49%SiO2, 7%Na2O, % em massa), do sistema MgO-Al2O3-SiO2 e Ca-Z1 do sistema CaO-Al2O3-SiO2 (composição aproximada: 31%CaO, 13%Al2O3, 52%SiO2, 4%ZnO, % em massa). As fritas obtidas a partir das composições selecionadas foram utilizadas na formulação de esmaltes e aplicadas sobre suportes cerâmicos de grês-porcelanato para monoqueima. Para a definição dos parâmetros mais adequados de formulação do esmalte e condições de tratamento térmico foram realizados diversos testes de aplicação, segundo um delineamento experimental pelo método Taguchi. Os esmaltes testados foram avaliados com relação às características visuais, porosidade, medidas de dureza ao risco, dureza Vickers e dureza Mohs. O esmalte obtido a partir da frita Mg-C2 7% Na2O, utilizando queima à temperatura máxima de 1200°C obteve o melhor desempenho na avaliação. Este esmalte apresentou características de elevada dureza ao risco (» 15 GPa), baixa porosidade (» 2%), elevada resistência à abrasão (PEI 5), ao manchamento (classe 5) e ao ataque químico (classe GA e GLA). Estas características se mostraram compatíveis e, em muitos casos, superiores a outros materiais como vitrocerâmicos sinterizados, granito, grês-porcelanato e revestimento para piso classe PEI 5, utilizados como referência. Desta forma, o esmalte vitrocerâmico desenvolvido demonstrou características adequadas a um revestimento cerâmico de alto desempenho, com viabilidade de obtenção segundo os processos convencionais de produção em monoqueima de revestimentos cerâmicos esmaltados