- Explique por que os materiais cerâmicos, em geral, não podem ser processados por fusão como os metais.
Passo 1
O enunciado pede para entendermos por que, ao contrário dos metais, os cerâmicos não são moldados por fusão e vazamento em molde. O conteúdo aqui é Ciência e Engenharia de Materiais, mais especificamente o equilíbrio entre ligações químicas, temperatura de fusão e comportamento reológico de sólidos cerâmicos. Vamos precisar revisar como são as ligações em cerâmicos, suas temperaturas de fusão e o comportamento de um “derretido” cerâmico.
Passo 2
Cerâmicos têm ligações predominantemente iônicas e covalentes muito fortes, enquanto metais têm ligações metálicas mais frouxas. Essas ligações íonicas/covalentes elevam enormemente a energia necessária para desprender átomos da rede cristalina, resultando em temperaturas de fusão típicas acima de
°C (por ex.
funde a
°C). Já muitos fornos industriais não alcançam essas temperaturas de forma econômica, sem falar no custo energético.
Antes mesmo de atingir o “ponto de fusão” teórico, muitos cerâmicos começam a decompor quimicamente ou a volatilizar algum componente (por ex. perda de em óxidos complexos), sofrendo modificaciones de fase ou geração de gases que destroem a homogeneidade. Isso impede obter um líquido estável e de composição controlada, algo essencial para vazamento e moldagem.
Antes mesmo de atingir o “ponto de fusão” teórico, muitos cerâmicos começam a decompor quimicamente ou a volatilizar algum componente (por ex. perda de
Passo 3
Se porventura formássemos um líquido cerâmico, ele teria viscosidade extremamente alta, centenas a milhares de vezes maior que a de um aço fundido. Essa “pastosidade” faz com que o material não flua para preencher os detalhes do molde, gerando defeitos. Além disso, ao esfriar, o forte gradiente térmico causa fissuras (choque térmico) e tensões residuais que inviabilizam peças.
Passo 4
Diante desses problemas — altíssima temperatura de fusão, instabilidade química e viscosidade elevada — a rota prática para conformação de cerâmicos é a metalurgia do pó: mistura de pós fins, compactação a frio ou quente e posterior sinterização a temperatura abaixo da fusão. Nesse processo, partículas se unem por difusão superficial, evitando todas as dificuldades de um líquido cerâmico.
Resposta
Cerâmicos não são processados por fusão porque suas ligações iônicas/covalentes exigem temperaturas muito altas (onde começam a decompor) e, mesmo fundidos, formam líquidos de viscosidade altíssima, tornando inviável o vazamento e a moldagem em moldes.