Extrusão de material vitrocerâmico do sistema LZSA reforçado com partículas de ZrSiO4

Abstract

Vitrocerâmicos são sólidos policristalinos que contém, normalmente, uma fase vítrea residual e que se obtêm por fusão e solidificação de composições vítreas inorgânicas suscetíveis à cristalização controlada. Dentre as várias formas de processamento conhecidas, a tecnologia do pó tem crescido bastante nos últimos anos e, em especial, a extrusão tem apresentado um grande potencial de aplicação. Entretanto, os pós de vidros não apresentam plasticidade que é um fator decisivo para o processo de extrusão e interfere diretamente na qualidade final dos produtos extrudados. A utilização de plastificantes orgânicos pode acarretar, durante a extração do mesmo na etapa de tratamento térmico, no aparecimento de defeitos como porosidade interna, trincas, etc. Uma alternativa viável seria a utilização de um plastificante inorgânico, como por exemplo, uma bentonita. Por outro lado, para algumas aplicações o desempenho mecânico dos vitrocerâmicos não é adequado, podendo-se inserir partículas de reforço como o ZrSiO4 para obter um compósito com propriedades mecânicas melhoradas. Desta forma, o objetivo deste trabalho é o processamento e caracterização de um material compósito por extrusão, formado por um vitrocerâmico do sistema LZSA (Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O3) como matriz e partículas cristalinas de ZrSiO4 como reforço, utilizando uma bentonita como plastificante. Para esta finalidade, compósitos foram formulados e preparados a partir do pó de vidro LZSA e do ZrSiO4. Os compósitos foram caracterizados sob o ponto de vista das propriedades físicas e mecânicas. A composição G contendo 60 % de partículas de ZrSiO4 foi selecionada, pois apresentou bons resultados de resistência à flexão (190 MPa) e à abrasão profunda (51 mm3). Novas composições foram preparadas adicionado-se diferentes quantidades de bentonita a composição G. A composição G7 foi selecionada por apresentar o maior índice de plasticidade com 7% em peso de bentonita que permitiu a extrusão do material. O material extrudado foi sinterizado a 1150ºC por 10 min e os resultados mostraram que a retração térmica linear, a resistência à abrasão profunda e o módulo de resistência à flexão foram de 14%, 51 mm3 e 220 MPa, respectivamente. Finalmente, pode-se concluir que o processo de extrusão pode ser usado com eficiência para a obtenção de vitrocerâmicos do sistema LZSA reforçado com partículas de ZrSiO4 para inúmeras aplicações.