Cerâmicas estruturais à base de argila, que incluem tijolos, blocos, telhas, pavimentos, revestimentos e tubulações, demandam consumo elevado de matérias primas não renováveis. Também as rochas para aplicações ornamentais ou para produção de brita e cascalho são extraídas em grande volume e seu beneficiamento gera resíduos que precisam ser descartados adequadamente ou reaproveitados visando minimizar danos ao meio ambiente. Na produção de cerâmicas podem ser absorvidos grandes volumes de resíduo, desde que a incorporação do mesmo não seja deletéria para as propriedades tecnológicas ou mecânicas do produto resultante. No presente trabalho os resíduos de pó provenientes de pedreiras de granito, riodacito e diabásio foram incorporados em cerâmicas à base de argila vermelha. Pó de granito foi incorporado nos teores de 10 %, 20 % e 40 % em massa, e as cerâmicas foram sinterizadas a 850 °C, 950 °C e 1050 °C, temperaturas típicas de sinterização de tijolos, telhas e revestimentos, respectivamente. A resistência à ruptura foi determinada em ensaios de flexão em quatro pontos em lotes de 30 amostras de cada condição de preparação e avaliada por estatística de Weibull. As propriedades tecnológicas testadas foram retração linear, densidade volumétrica, porosidade e absorção de água. Os resíduos de riodacito e diabásio foram incorporados apenas nas combinações de teor e temperatura que mostraram melhor desempenho das propriedades das cerâmicas com incorporação do pó de granito. Das rochas utilizadas, o granito apresentou o melhor desempenho como aditivo à cerâmica. Seu alto teor dos agentes fluxantes sódio e potássio, promoveu a densificação pela disponibilização de fase líquida na sinterização, o que contrabalanceou o efeito da adição de descontinuidades pela incorporação de partículas de rocha. Nas temperaturas de queima de tijolos e telhas (850 °C e 950 °C), as cerâmicas com melhor combinação de parâmetros de qualidade e resistência à ruptura foram com granito no teor de 10 %. Na obtenção de cerâmica de revestimento (sinterizada a 1050 °C) foi possível incorporar 20 % de pó de granito, com melhoria nas propriedades. A incorporação no teor de 10 % de todos os pós de rocha testados apresentou aumento na confiabilidade (maior parâmetro de Weibull) e manutenção da resistência. Desta forma foi possível demonstrar a viabilidade do aproveitamento de resíduos de rochas com mineralogia e composição variadas, com melhorias ou sem perda significativa de propriedades tecnológicas e mecânicas. / Clay-based structural ceramics that include bricks, blocks, roof tiles, floor tiles, wall tiles, and pipes, are produced with large amounts of non-renewable raw materials. Rocks for decorative applications or for the production of gravel are extracted in large volumes as well, and the waste generated demands appropriate disposal or reuse aiming to minimize environmental issues. Ceramic industry can absorb large volumes of waste, provided the incorporation of the residue is not detrimental to the technological and mechanical properties of the resulting product. In this work, fines from granite, rhyodacite, and diabase quarries were incorporated into red clay ceramics. Granite was incorporated in the amounts of 10 wt.%, 20 wt.%, and 40 wt.% and sintered at the temperatures of 850 °C, 950 °C, and 1050 °C, typically used for processing bricks, roof tiles, and wall tiles, respectively. Tensile strength, determined in four point bending tests, was evaluated with Weibull statistics in batches of 30 specimens for each combination of temperature and composition. The technological properties tested were linear shrinkage, bulk density, porosity, and water absorption. Rhyodacite and diabase fines were tested only in the conditions that presented improvements with the incorporation of granite. Amongst the rocks that were tested, granite presented the best performance as additive to ceramics. Due to its high content of the fluxing agents sodium and potassium, it contributed to densification by liquid phase sintering, compensating the deleterious effect of additional discontinuities due to the incorporated rock particles. At the firing temperatures of bricks and tiles (850 °C and 950 ºC), the ceramic that presented the best combination of technological properties and resistance to rupture were those with 10 wt.% granite. In ceramics sintered at 1050 ºC, it was possible to incorporate 20 % of granite powder with improvement of the properties. With 10 wt.% addition, all tested rock powders presented increased reliability (higher Weibull parameter), and stable or improved strength. Thus, the viability of incorporating waste material from different rocks in red clay ceramics was demonstrated, with improvement or without significant losses in mechanical or technological properties.

O uso de pó de vidro soda-cálcico reciclado de embalagens transparentes foi investigado em uma formulação de cerâmica branca triaxial. As propriedades técnicas, enfatizando-se a resistência mecânica e a microestrutura, foram estudadas, correlacionando-as com a influência da temperatura de queima. A fim de se melhor avaliar estes parâmetros foi confeccionada uma formulação de porcelana tradicional. Assim, a formulação Pó de vidro (PV) é de 50% de caulim, 25% de quartzo e 25% de pó de vidro, enquanto na Tradicional (PT) tem-se 25% de feldspato e mesmo teores das demais matérias-primas. Ambas foram sinterizadas em um mesmo ciclo térmico em forno mufla (taxa de aquecimento de150ºC/h e 30 minutos na temperatura máxima). A porcelana PV alcançou as melhores características técnicas na temperatura de 1240ºC, enquanto a PT, em 1340ºC. Essa diferença de 100ºC na sinterização representa um ganho significativo em termos de custo de queima, porém, como um fundente enérgico, o intervalo de gresificação da porcelana de pó de vidro é mais restrito. Nesta condição de queima (1240ºC), a PV apresentou os seguintes parâmetros: absorção d’água de 0,39%, porosidade aparente de 0,88%, densidade de 2,28 g/cm3, retração linear de 8,8%, carga de 1850N e módulo de ruptura de 38 MPa. Em 1340ºC a porcelana PT, apresentou absorção d’água de 0,34%, porosidade aparente de 0,84%, densidade de 2,48cm3, retração linear de 12,2%, carga de 1920N e módulo de ruptura de 46 MPa. Na análise da resistência mecânica, a PT apresentou maior MOR, maior KIC (1,6 MPa m1/2, enquanto PV alcançou 1,3 MPa m1/2) e maior módulo de Weibull (16,8, enquanto 12,8 para PV). Por meio da análise da microestrutura e fases formadas foi possível explicar as diferenças entre as formulações. Encontrou-se a presença de mulita secundária espalhada por toda matriz microesrutural na PT, que cristaliza a partir do feldspato. A anortita foi detectada por difração de raios-X na PV, mas sua quantidade é limitada pelo baixo teor de cálcio nesta formulação. Assim, uma microestrutura de diferentes tipos e teores de fases explica a maior resistência da porcelana Tradicional. Portanto, neste, trabalho, além do desenvolvimento de um produto com uma formulação inédita (PV), foi possível analisar as características e propriedades, que garante o emprego desta cerâmica em quase todas aplicações de uma porcelana. Há uma restrição quanto a produtos de resistência mais elevada. Por outro lado, tem-se um ganho considerável no custo de produção e na preservação do ambiente, devido ao uso de um material reciclado. / The use of recycled powder of soda-lime glass from transparent pot and bottles was investigated in a triaxial whiteware batch. The technical properties, emphasizing mechanical strength and microstructure, were studied and correlated to sintering temperature. In order to improve the evaluation of the parameters, it was formulated a traditional porcelain so that data could be easily comparable. Thus, glass powder porcelain (GP) batch is 50% kaolin, 25% quartz and 25% powder of glass and Traditional porcelain (TP) is 25% feldspar and the same level of quartz and kaolin raw materials. The porcelains were sintered in the same thermal cycle in a muffle (heating rate 150ºC/h and 30 minutes at the maximum temperature). The GP reached its best technical properties at sintering temperature 1240ºC while TP at 1340ºC. This difference of 100ºC means a significant reduction at sintering costs, however, as a power flux, the powder of glass makes a smaller sintering range for GP. At 1240ºC GP has the following technical parameters: water absorption 0.39%, apparent porosity 0.88%, density 2.28 g/cm3, linear retraction 8.8%, load 1850N and modulus of rupture (MOR) 38 MPa. At 1340ºC, TP has, water absorption 0.34%, apparent porosity 0.84%, density 2.48cm3, linear retraction 12.2%, load 1920N and modulus of rupture 46 MPa. In the analysis of mechanical strength, TP showed a higher MOR, higher KIC (TP: 1.6 MPa m1/2, and GP: 1.3 MPa m1/2) and higher Weibull parameter (TP: 16.8. GP: 12.8). Through the microstructure and phases formed analysis it was explained the differences between the porcelains. It was found out secondary mullite spread for all matrix in TP, which crystallize from feldspar melting. Anorthite was detected in diffraction X-ray analysis in GP, but its level should be limited for the low content of calcium in the batch. Thus, TP microstructure is different of GP, concerning phase’s types and level, what explains the higher TP strength. Therefore, in this work, besides the development of a porcelain product with an origin formulation it was analyzed the main characteristics and properties which guarantee the use of this ceramic material in the majority of applications of traditional porcelain. There is a restriction in products of very high strength. On the other side, there are considerable advantages in cost reduction and environmental protection, due to the use of a recycled material.

Cerâmicas estruturais à base de argila, que incluem tijolos, blocos, telhas, pavimentos, revestimentos e tubulações, demandam consumo elevado de matérias primas não renováveis. Também as rochas para aplicações ornamentais ou para produção de brita e cascalho são extraídas em grande volume e seu beneficiamento gera resíduos que precisam ser descartados adequadamente ou reaproveitados visando minimizar danos ao meio ambiente. Na produção de cerâmicas podem ser absorvidos grandes volumes de resíduo, desde que a incorporação do mesmo não seja deletéria para as propriedades tecnológicas ou mecânicas do produto resultante. No presente trabalho os resíduos de pó provenientes de pedreiras de granito, riodacito e diabásio foram incorporados em cerâmicas à base de argila vermelha. Pó de granito foi incorporado nos teores de 10 %, 20 % e 40 % em massa, e as cerâmicas foram sinterizadas a 850 °C, 950 °C e 1050 °C, temperaturas típicas de sinterização de tijolos, telhas e revestimentos, respectivamente. A resistência à ruptura foi determinada em ensaios de flexão em quatro pontos em lotes de 30 amostras de cada condição de preparação e avaliada por estatística de Weibull. As propriedades tecnológicas testadas foram retração linear, densidade volumétrica, porosidade e absorção de água. Os resíduos de riodacito e diabásio foram incorporados apenas nas combinações de teor e temperatura que mostraram melhor desempenho das propriedades das cerâmicas com incorporação do pó de granito. Das rochas utilizadas, o granito apresentou o melhor desempenho como aditivo à cerâmica. Seu alto teor dos agentes fluxantes sódio e potássio, promoveu a densificação pela disponibilização de fase líquida na sinterização, o que contrabalanceou o efeito da adição de descontinuidades pela incorporação de partículas de rocha. Nas temperaturas de queima de tijolos e telhas (850 °C e 950 °C), as cerâmicas com melhor combinação de parâmetros de qualidade e resistência à ruptura foram com granito no teor de 10 %. Na obtenção de cerâmica de revestimento (sinterizada a 1050 °C) foi possível incorporar 20 % de pó de granito, com melhoria nas propriedades. A incorporação no teor de 10 % de todos os pós de rocha testados apresentou aumento na confiabilidade (maior parâmetro de Weibull) e manutenção da resistência. Desta forma foi possível demonstrar a viabilidade do aproveitamento de resíduos de rochas com mineralogia e composição variadas, com melhorias ou sem perda significativa de propriedades tecnológicas e mecânicas. / Clay-based structural ceramics that include bricks, blocks, roof tiles, floor tiles, wall tiles, and pipes, are produced with large amounts of non-renewable raw materials. Rocks for decorative applications or for the production of gravel are extracted in large volumes as well, and the waste generated demands appropriate disposal or reuse aiming to minimize environmental issues. Ceramic industry can absorb large volumes of waste, provided the incorporation of the residue is not detrimental to the technological and mechanical properties of the resulting product. In this work, fines from granite, rhyodacite, and diabase quarries were incorporated into red clay ceramics. Granite was incorporated in the amounts of 10 wt.%, 20 wt.%, and 40 wt.% and sintered at the temperatures of 850 °C, 950 °C, and 1050 °C, typically used for processing bricks, roof tiles, and wall tiles, respectively. Tensile strength, determined in four point bending tests, was evaluated with Weibull statistics in batches of 30 specimens for each combination of temperature and composition. The technological properties tested were linear shrinkage, bulk density, porosity, and water absorption. Rhyodacite and diabase fines were tested only in the conditions that presented improvements with the incorporation of granite. Amongst the rocks that were tested, granite presented the best performance as additive to ceramics. Due to its high content of the fluxing agents sodium and potassium, it contributed to densification by liquid phase sintering, compensating the deleterious effect of additional discontinuities due to the incorporated rock particles. At the firing temperatures of bricks and tiles (850 °C and 950 ºC), the ceramic that presented the best combination of technological properties and resistance to rupture were those with 10 wt.% granite. In ceramics sintered at 1050 ºC, it was possible to incorporate 20 % of granite powder with improvement of the properties. With 10 wt.% addition, all tested rock powders presented increased reliability (higher Weibull parameter), and stable or improved strength. Thus, the viability of incorporating waste material from different rocks in red clay ceramics was demonstrated, with improvement or without significant losses in mechanical or technological properties.

Cerâmicas estruturais à base de argila, que incluem tijolos, blocos, telhas, pavimentos, revestimentos e tubulações, demandam consumo elevado de matérias primas não renováveis. Também as rochas para aplicações ornamentais ou para produção de brita e cascalho são extraídas em grande volume e seu beneficiamento gera resíduos que precisam ser descartados adequadamente ou reaproveitados visando minimizar danos ao meio ambiente. Na produção de cerâmicas podem ser absorvidos grandes volumes de resíduo, desde que a incorporação do mesmo não seja deletéria para as propriedades tecnológicas ou mecânicas do produto resultante. No presente trabalho os resíduos de pó provenientes de pedreiras de granito, riodacito e diabásio foram incorporados em cerâmicas à base de argila vermelha. Pó de granito foi incorporado nos teores de 10 %, 20 % e 40 % em massa, e as cerâmicas foram sinterizadas a 850 °C, 950 °C e 1050 °C, temperaturas típicas de sinterização de tijolos, telhas e revestimentos, respectivamente. A resistência à ruptura foi determinada em ensaios de flexão em quatro pontos em lotes de 30 amostras de cada condição de preparação e avaliada por estatística de Weibull. As propriedades tecnológicas testadas foram retração linear, densidade volumétrica, porosidade e absorção de água. Os resíduos de riodacito e diabásio foram incorporados apenas nas combinações de teor e temperatura que mostraram melhor desempenho das propriedades das cerâmicas com incorporação do pó de granito. Das rochas utilizadas, o granito apresentou o melhor desempenho como aditivo à cerâmica. Seu alto teor dos agentes fluxantes sódio e potássio, promoveu a densificação pela disponibilização de fase líquida na sinterização, o que contrabalanceou o efeito da adição de descontinuidades pela incorporação de partículas de rocha. Nas temperaturas de queima de tijolos e telhas (850 °C e 950 °C), as cerâmicas com melhor combinação de parâmetros de qualidade e resistência à ruptura foram com granito no teor de 10 %. Na obtenção de cerâmica de revestimento (sinterizada a 1050 °C) foi possível incorporar 20 % de pó de granito, com melhoria nas propriedades. A incorporação no teor de 10 % de todos os pós de rocha testados apresentou aumento na confiabilidade (maior parâmetro de Weibull) e manutenção da resistência. Desta forma foi possível demonstrar a viabilidade do aproveitamento de resíduos de rochas com mineralogia e composição variadas, com melhorias ou sem perda significativa de propriedades tecnológicas e mecânicas. / Clay-based structural ceramics that include bricks, blocks, roof tiles, floor tiles, wall tiles, and pipes, are produced with large amounts of non-renewable raw materials. Rocks for decorative applications or for the production of gravel are extracted in large volumes as well, and the waste generated demands appropriate disposal or reuse aiming to minimize environmental issues. Ceramic industry can absorb large volumes of waste, provided the incorporation of the residue is not detrimental to the technological and mechanical properties of the resulting product. In this work, fines from granite, rhyodacite, and diabase quarries were incorporated into red clay ceramics. Granite was incorporated in the amounts of 10 wt.%, 20 wt.%, and 40 wt.% and sintered at the temperatures of 850 °C, 950 °C, and 1050 °C, typically used for processing bricks, roof tiles, and wall tiles, respectively. Tensile strength, determined in four point bending tests, was evaluated with Weibull statistics in batches of 30 specimens for each combination of temperature and composition. The technological properties tested were linear shrinkage, bulk density, porosity, and water absorption. Rhyodacite and diabase fines were tested only in the conditions that presented improvements with the incorporation of granite. Amongst the rocks that were tested, granite presented the best performance as additive to ceramics. Due to its high content of the fluxing agents sodium and potassium, it contributed to densification by liquid phase sintering, compensating the deleterious effect of additional discontinuities due to the incorporated rock particles. At the firing temperatures of bricks and tiles (850 °C and 950 ºC), the ceramic that presented the best combination of technological properties and resistance to rupture were those with 10 wt.% granite. In ceramics sintered at 1050 ºC, it was possible to incorporate 20 % of granite powder with improvement of the properties. With 10 wt.% addition, all tested rock powders presented increased reliability (higher Weibull parameter), and stable or improved strength. Thus, the viability of incorporating waste material from different rocks in red clay ceramics was demonstrated, with improvement or without significant losses in mechanical or technological properties.

O uso de pó de vidro soda-cálcico reciclado de embalagens transparentes foi investigado em uma formulação de cerâmica branca triaxial. As propriedades técnicas, enfatizando-se a resistência mecânica e a microestrutura, foram estudadas, correlacionando-as com a influência da temperatura de queima. A fim de se melhor avaliar estes parâmetros foi confeccionada uma formulação de porcelana tradicional. Assim, a formulação Pó de vidro (PV) é de 50% de caulim, 25% de quartzo e 25% de pó de vidro, enquanto na Tradicional (PT) tem-se 25% de feldspato e mesmo teores das demais matérias-primas. Ambas foram sinterizadas em um mesmo ciclo térmico em forno mufla (taxa de aquecimento de150ºC/h e 30 minutos na temperatura máxima). A porcelana PV alcançou as melhores características técnicas na temperatura de 1240ºC, enquanto a PT, em 1340ºC. Essa diferença de 100ºC na sinterização representa um ganho significativo em termos de custo de queima, porém, como um fundente enérgico, o intervalo de gresificação da porcelana de pó de vidro é mais restrito. Nesta condição de queima (1240ºC), a PV apresentou os seguintes parâmetros: absorção d’água de 0,39%, porosidade aparente de 0,88%, densidade de 2,28 g/cm3, retração linear de 8,8%, carga de 1850N e módulo de ruptura de 38 MPa. Em 1340ºC a porcelana PT, apresentou absorção d’água de 0,34%, porosidade aparente de 0,84%, densidade de 2,48cm3, retração linear de 12,2%, carga de 1920N e módulo de ruptura de 46 MPa. Na análise da resistência mecânica, a PT apresentou maior MOR, maior KIC (1,6 MPa m1/2, enquanto PV alcançou 1,3 MPa m1/2) e maior módulo de Weibull (16,8, enquanto 12,8 para PV). Por meio da análise da microestrutura e fases formadas foi possível explicar as diferenças entre as formulações. Encontrou-se a presença de mulita secundária espalhada por toda matriz microesrutural na PT, que cristaliza a partir do feldspato. A anortita foi detectada por difração de raios-X na PV, mas sua quantidade é limitada pelo baixo teor de cálcio nesta formulação. Assim, uma microestrutura de diferentes tipos e teores de fases explica a maior resistência da porcelana Tradicional. Portanto, neste, trabalho, além do desenvolvimento de um produto com uma formulação inédita (PV), foi possível analisar as características e propriedades, que garante o emprego desta cerâmica em quase todas aplicações de uma porcelana. Há uma restrição quanto a produtos de resistência mais elevada. Por outro lado, tem-se um ganho considerável no custo de produção e na preservação do ambiente, devido ao uso de um material reciclado. / The use of recycled powder of soda-lime glass from transparent pot and bottles was investigated in a triaxial whiteware batch. The technical properties, emphasizing mechanical strength and microstructure, were studied and correlated to sintering temperature. In order to improve the evaluation of the parameters, it was formulated a traditional porcelain so that data could be easily comparable. Thus, glass powder porcelain (GP) batch is 50% kaolin, 25% quartz and 25% powder of glass and Traditional porcelain (TP) is 25% feldspar and the same level of quartz and kaolin raw materials. The porcelains were sintered in the same thermal cycle in a muffle (heating rate 150ºC/h and 30 minutes at the maximum temperature). The GP reached its best technical properties at sintering temperature 1240ºC while TP at 1340ºC. This difference of 100ºC means a significant reduction at sintering costs, however, as a power flux, the powder of glass makes a smaller sintering range for GP. At 1240ºC GP has the following technical parameters: water absorption 0.39%, apparent porosity 0.88%, density 2.28 g/cm3, linear retraction 8.8%, load 1850N and modulus of rupture (MOR) 38 MPa. At 1340ºC, TP has, water absorption 0.34%, apparent porosity 0.84%, density 2.48cm3, linear retraction 12.2%, load 1920N and modulus of rupture 46 MPa. In the analysis of mechanical strength, TP showed a higher MOR, higher KIC (TP: 1.6 MPa m1/2, and GP: 1.3 MPa m1/2) and higher Weibull parameter (TP: 16.8. GP: 12.8). Through the microstructure and phases formed analysis it was explained the differences between the porcelains. It was found out secondary mullite spread for all matrix in TP, which crystallize from feldspar melting. Anorthite was detected in diffraction X-ray analysis in GP, but its level should be limited for the low content of calcium in the batch. Thus, TP microstructure is different of GP, concerning phase’s types and level, what explains the higher TP strength. Therefore, in this work, besides the development of a porcelain product with an origin formulation it was analyzed the main characteristics and properties which guarantee the use of this ceramic material in the majority of applications of traditional porcelain. There is a restriction in products of very high strength. On the other side, there are considerable advantages in cost reduction and environmental protection, due to the use of a recycled material.

O uso de pó de vidro soda-cálcico reciclado de embalagens transparentes foi investigado em uma formulação de cerâmica branca triaxial. As propriedades técnicas, enfatizando-se a resistência mecânica e a microestrutura, foram estudadas, correlacionando-as com a influência da temperatura de queima. A fim de se melhor avaliar estes parâmetros foi confeccionada uma formulação de porcelana tradicional. Assim, a formulação Pó de vidro (PV) é de 50% de caulim, 25% de quartzo e 25% de pó de vidro, enquanto na Tradicional (PT) tem-se 25% de feldspato e mesmo teores das demais matérias-primas. Ambas foram sinterizadas em um mesmo ciclo térmico em forno mufla (taxa de aquecimento de150ºC/h e 30 minutos na temperatura máxima). A porcelana PV alcançou as melhores características técnicas na temperatura de 1240ºC, enquanto a PT, em 1340ºC. Essa diferença de 100ºC na sinterização representa um ganho significativo em termos de custo de queima, porém, como um fundente enérgico, o intervalo de gresificação da porcelana de pó de vidro é mais restrito. Nesta condição de queima (1240ºC), a PV apresentou os seguintes parâmetros: absorção d’água de 0,39%, porosidade aparente de 0,88%, densidade de 2,28 g/cm3, retração linear de 8,8%, carga de 1850N e módulo de ruptura de 38 MPa. Em 1340ºC a porcelana PT, apresentou absorção d’água de 0,34%, porosidade aparente de 0,84%, densidade de 2,48cm3, retração linear de 12,2%, carga de 1920N e módulo de ruptura de 46 MPa. Na análise da resistência mecânica, a PT apresentou maior MOR, maior KIC (1,6 MPa m1/2, enquanto PV alcançou 1,3 MPa m1/2) e maior módulo de Weibull (16,8, enquanto 12,8 para PV). Por meio da análise da microestrutura e fases formadas foi possível explicar as diferenças entre as formulações. Encontrou-se a presença de mulita secundária espalhada por toda matriz microesrutural na PT, que cristaliza a partir do feldspato. A anortita foi detectada por difração de raios-X na PV, mas sua quantidade é limitada pelo baixo teor de cálcio nesta formulação. Assim, uma microestrutura de diferentes tipos e teores de fases explica a maior resistência da porcelana Tradicional. Portanto, neste, trabalho, além do desenvolvimento de um produto com uma formulação inédita (PV), foi possível analisar as características e propriedades, que garante o emprego desta cerâmica em quase todas aplicações de uma porcelana. Há uma restrição quanto a produtos de resistência mais elevada. Por outro lado, tem-se um ganho considerável no custo de produção e na preservação do ambiente, devido ao uso de um material reciclado. / The use of recycled powder of soda-lime glass from transparent pot and bottles was investigated in a triaxial whiteware batch. The technical properties, emphasizing mechanical strength and microstructure, were studied and correlated to sintering temperature. In order to improve the evaluation of the parameters, it was formulated a traditional porcelain so that data could be easily comparable. Thus, glass powder porcelain (GP) batch is 50% kaolin, 25% quartz and 25% powder of glass and Traditional porcelain (TP) is 25% feldspar and the same level of quartz and kaolin raw materials. The porcelains were sintered in the same thermal cycle in a muffle (heating rate 150ºC/h and 30 minutes at the maximum temperature). The GP reached its best technical properties at sintering temperature 1240ºC while TP at 1340ºC. This difference of 100ºC means a significant reduction at sintering costs, however, as a power flux, the powder of glass makes a smaller sintering range for GP. At 1240ºC GP has the following technical parameters: water absorption 0.39%, apparent porosity 0.88%, density 2.28 g/cm3, linear retraction 8.8%, load 1850N and modulus of rupture (MOR) 38 MPa. At 1340ºC, TP has, water absorption 0.34%, apparent porosity 0.84%, density 2.48cm3, linear retraction 12.2%, load 1920N and modulus of rupture 46 MPa. In the analysis of mechanical strength, TP showed a higher MOR, higher KIC (TP: 1.6 MPa m1/2, and GP: 1.3 MPa m1/2) and higher Weibull parameter (TP: 16.8. GP: 12.8). Through the microstructure and phases formed analysis it was explained the differences between the porcelains. It was found out secondary mullite spread for all matrix in TP, which crystallize from feldspar melting. Anorthite was detected in diffraction X-ray analysis in GP, but its level should be limited for the low content of calcium in the batch. Thus, TP microstructure is different of GP, concerning phase’s types and level, what explains the higher TP strength. Therefore, in this work, besides the development of a porcelain product with an origin formulation it was analyzed the main characteristics and properties which guarantee the use of this ceramic material in the majority of applications of traditional porcelain. There is a restriction in products of very high strength. On the other side, there are considerable advantages in cost reduction and environmental protection, due to the use of a recycled material.

As propriedades físicas, químicas e mecânicas de superfícies de titânio e suas ligas têm sido estudadas buscando uma melhor osseointegração para aplicação em implantes biomédicos. Tais propriedades do material a ser utilizado em implantes têm apresentado influência direta na qualidade da interface osso-implante e uma relação direta com a rugosidade em escala nanométrica e micrométrica, porosidade e molhabilidade (energia de superfície) da superfície. Nesse contexto, estudos relacionados com o processo de eletropolimento de superfícies metálicas de titânio e suas ligas têm sido desenvolvidos visando controlar a morfologia da superfície através da escolha de parâmetros experimentais adequados, para a obtenção de superfícies com diferentes texturas. Dessa forma o presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência dos parâmetros operacionais no processo de eletropolimento de Ti-cp, visando à obtenção de superfícies nanoestruturadas com controle morfológico. Foi avaliado o efeito de filmes de DLC (Diamond Like Carbon) eletrodepositados a partir de uma solução orgânica de Dimetilformamida sobre a superfície eletropolida. A etapa de caracterização morfológica das superfícies eletropolidas e eletropolidas revestidas com DLC se deram por meio de microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e perfilometria de contato. Além disso, as superfícies obtidas foram caracterizadas quanto à molhabilidade (ensaio da gota séssil), comportamento eletroquímico (monitoramento do potencial de circuito aberto e curvas de polarização potenciostáticas) e resistência ao desgaste (ensaio tribológico do tipo ball-on-plate). Os filmes de DLC também foram caracterizados por espectroscopia Raman. Os resultados obtidos evidenciaram o efeito dos parâmetros operacionais sobre o controle da morfologia das superfícies de Ti-cp eletropolidas. A obtenção dos filmes DLC foi favorecida em superfícies eletropolidas com a presença de óxidos de titânio. As amostras eletropolidas e revestidas com DLC apresentaram valor do potencial de circuito aberto menos ativo comparativamente ao titânio sem revestimento. Contudo, apenas a presença do óxido formado durante o processo de eletropolimento também contribui para o aumento da resistência à corrosão. Ensaios de desgaste mostraram que a superfície eletropolida sofreu um processo de deformação, enquanto que a amostra eletropolida com revestimento de DLC apresentou melhor resistência ao desgaste. / The physical, chemical and mechanical properties of surface titanium and its alloys have been studied, searching better osseointegration for use in biomedical implants. Such properties of the material used as implants has shown direct influence on the quality of the bone-implant interface and a direct relationship with the roughness in nanometric and micrometric scale, porosity and wettability (surface energy) of the surface. In this context, studies associated to the electropolishing process of metal surfaces of titanium and its alloys have been developed to control the morphology of the surface by choice of the adequate experimental parameters to obtain surfaces with different textures. Therefore the present work aims evaluating the influence of operating parameters in the process of Ti-cp, electropolishing to obtain nanostructured surfaces with controlled morphology. The effect of DLC (Diamond Like Carbon) films electrodeposited was evaluated from an organic solution of Dimethylformamide (DMF) on the electropolished surface. The morphological characterization of electropolished surfaces and electropolished coated with DLC surfaces was made by atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and contact profilometry. Moreover, the surfaces obtained were characterized as wettability test (sessile drop test), electrochemical behaviour (monitoring the open circuit potential and potentiodynamic polarization curves) and wear (tribological test of type ball-on-plate). The DLC films were also characterized by Raman spectroscopy. The results showed the effect of operating parameters about control of morphology of the electropolished titanium surfaces. The obtaining of DLC films was favored in electropolished surfaces. The samples electropolished and coated with DLC showed open circuit potential less active compared to titanium without coating, at the same time, the presence of the oxide formed during the electropolishing process also contributes to the corrosion resistance increase. Wear tests shown that the electropolished sample with a DLC coating showed better wear resistance.

As propriedades físicas, químicas e mecânicas de superfícies de titânio e suas ligas têm sido estudadas buscando uma melhor osseointegração para aplicação em implantes biomédicos. Tais propriedades do material a ser utilizado em implantes têm apresentado influência direta na qualidade da interface osso-implante e uma relação direta com a rugosidade em escala nanométrica e micrométrica, porosidade e molhabilidade (energia de superfície) da superfície. Nesse contexto, estudos relacionados com o processo de eletropolimento de superfícies metálicas de titânio e suas ligas têm sido desenvolvidos visando controlar a morfologia da superfície através da escolha de parâmetros experimentais adequados, para a obtenção de superfícies com diferentes texturas. Dessa forma o presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência dos parâmetros operacionais no processo de eletropolimento de Ti-cp, visando à obtenção de superfícies nanoestruturadas com controle morfológico. Foi avaliado o efeito de filmes de DLC (Diamond Like Carbon) eletrodepositados a partir de uma solução orgânica de Dimetilformamida sobre a superfície eletropolida. A etapa de caracterização morfológica das superfícies eletropolidas e eletropolidas revestidas com DLC se deram por meio de microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e perfilometria de contato. Além disso, as superfícies obtidas foram caracterizadas quanto à molhabilidade (ensaio da gota séssil), comportamento eletroquímico (monitoramento do potencial de circuito aberto e curvas de polarização potenciostáticas) e resistência ao desgaste (ensaio tribológico do tipo ball-on-plate). Os filmes de DLC também foram caracterizados por espectroscopia Raman. Os resultados obtidos evidenciaram o efeito dos parâmetros operacionais sobre o controle da morfologia das superfícies de Ti-cp eletropolidas. A obtenção dos filmes DLC foi favorecida em superfícies eletropolidas com a presença de óxidos de titânio. As amostras eletropolidas e revestidas com DLC apresentaram valor do potencial de circuito aberto menos ativo comparativamente ao titânio sem revestimento. Contudo, apenas a presença do óxido formado durante o processo de eletropolimento também contribui para o aumento da resistência à corrosão. Ensaios de desgaste mostraram que a superfície eletropolida sofreu um processo de deformação, enquanto que a amostra eletropolida com revestimento de DLC apresentou melhor resistência ao desgaste. / The physical, chemical and mechanical properties of surface titanium and its alloys have been studied, searching better osseointegration for use in biomedical implants. Such properties of the material used as implants has shown direct influence on the quality of the bone-implant interface and a direct relationship with the roughness in nanometric and micrometric scale, porosity and wettability (surface energy) of the surface. In this context, studies associated to the electropolishing process of metal surfaces of titanium and its alloys have been developed to control the morphology of the surface by choice of the adequate experimental parameters to obtain surfaces with different textures. Therefore the present work aims evaluating the influence of operating parameters in the process of Ti-cp, electropolishing to obtain nanostructured surfaces with controlled morphology. The effect of DLC (Diamond Like Carbon) films electrodeposited was evaluated from an organic solution of Dimethylformamide (DMF) on the electropolished surface. The morphological characterization of electropolished surfaces and electropolished coated with DLC surfaces was made by atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and contact profilometry. Moreover, the surfaces obtained were characterized as wettability test (sessile drop test), electrochemical behaviour (monitoring the open circuit potential and potentiodynamic polarization curves) and wear (tribological test of type ball-on-plate). The DLC films were also characterized by Raman spectroscopy. The results showed the effect of operating parameters about control of morphology of the electropolished titanium surfaces. The obtaining of DLC films was favored in electropolished surfaces. The samples electropolished and coated with DLC showed open circuit potential less active compared to titanium without coating, at the same time, the presence of the oxide formed during the electropolishing process also contributes to the corrosion resistance increase. Wear tests shown that the electropolished sample with a DLC coating showed better wear resistance.

Este trabalho teve por objetivo definir as composições químicas e os parâmetros de tratamento térmico mais adequados para atendimento às rígidas especificações exigidas para fixadores utilizados na indústria de óleo, gás e energia eólica, visando à minimização dos custos de produção e a garantia da qualidade dos produtos. Para tal, foram realizados testes em escala laboratorial variando-se as temperaturas de austenitização e de revenimento para três composições químicas diferentes, tendo como base o aço SAE 4140 com variações nos teores de carbono, cromo e vanádio. Foi avaliada a influência da composição química e dos parâmetros de beneficiamento sobre a microestrutura, tenacidade e resistência mecânica, por meio de análises em microscópio eletrônico de varredura, ensaios de resistência ao impacto e à tração e ensaios de dureza. Quanto à composição química, foram utilizados os aços SAE 4140, SAE 4140 Modificado ao Vanádio e SAE 4145. No tratamento térmico, primeiramente foram realizadas curvas de revenimento, avaliando-se a dureza em função da temperatura de revenimento em uma faixa de 575 a 675 ºC e temperatura de austenitização fixa de 880 °C. Após a obtenção e análise das curvas de revenimento, foram escolhidas duas temperaturas de revenimento específicas para avaliação mais detalhada das propriedades mecânicas, com a realização de ensaios de resistência à tração e impacto. Nesta etapa também foi avaliada a influência da temperatura de austenitização. Foram utilizadas as temperaturas de 880 e 920 °C. Os resultados possibilitaram encontrar uma relação de compromisso entre a resistência mecânica e a tenacidade, tanto em relação ao desempenho do produto final quanto em relação aos custos de produção. / This study aims to determine the chemical composition and heat treatment parameters most suitable for meeting the strict specifications required for fasteners used in oil and gas and wind energy industries, in order to minimize production costs and ensure product quality. For this, laboratory tests were performed varying the austenitizing and tempering temperatures for three different chemical compositions based on SAE 4140 with variations on carbon, chromium and vanadium contents. The influence of chemical composition and heat treatment parameters on microstructure, toughness and strength were evaluated through scanning electron microscope analysis and hardness, tensile and impact tests. SAE 4140, SAE 4140 (Vanadium Modified) and SAE 4145 were the steel grades used. The first stage was to perform tempering curves, evaluating the hardness results as a function of tempering temperature in the range of 575 to 675 °C. The austenitizing temperature was fixed on 880°C. In the second stage, two specific tempering temperatures were chosen for a more detailed evaluation of microstructure and mechanical properties. In this stage, the influence of austenitizing temperature was also evaluated. Temperatures of 880 and 920 °C were tested. The results had shown an optimal trade-off between the strength and toughness in relation to the final product performance as well as production costs.

As propriedades físicas, químicas e mecânicas de superfícies de titânio e suas ligas têm sido estudadas buscando uma melhor osseointegração para aplicação em implantes biomédicos. Tais propriedades do material a ser utilizado em implantes têm apresentado influência direta na qualidade da interface osso-implante e uma relação direta com a rugosidade em escala nanométrica e micrométrica, porosidade e molhabilidade (energia de superfície) da superfície. Nesse contexto, estudos relacionados com o processo de eletropolimento de superfícies metálicas de titânio e suas ligas têm sido desenvolvidos visando controlar a morfologia da superfície através da escolha de parâmetros experimentais adequados, para a obtenção de superfícies com diferentes texturas. Dessa forma o presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência dos parâmetros operacionais no processo de eletropolimento de Ti-cp, visando à obtenção de superfícies nanoestruturadas com controle morfológico. Foi avaliado o efeito de filmes de DLC (Diamond Like Carbon) eletrodepositados a partir de uma solução orgânica de Dimetilformamida sobre a superfície eletropolida. A etapa de caracterização morfológica das superfícies eletropolidas e eletropolidas revestidas com DLC se deram por meio de microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e perfilometria de contato. Além disso, as superfícies obtidas foram caracterizadas quanto à molhabilidade (ensaio da gota séssil), comportamento eletroquímico (monitoramento do potencial de circuito aberto e curvas de polarização potenciostáticas) e resistência ao desgaste (ensaio tribológico do tipo ball-on-plate). Os filmes de DLC também foram caracterizados por espectroscopia Raman. Os resultados obtidos evidenciaram o efeito dos parâmetros operacionais sobre o controle da morfologia das superfícies de Ti-cp eletropolidas. A obtenção dos filmes DLC foi favorecida em superfícies eletropolidas com a presença de óxidos de titânio. As amostras eletropolidas e revestidas com DLC apresentaram valor do potencial de circuito aberto menos ativo comparativamente ao titânio sem revestimento. Contudo, apenas a presença do óxido formado durante o processo de eletropolimento também contribui para o aumento da resistência à corrosão. Ensaios de desgaste mostraram que a superfície eletropolida sofreu um processo de deformação, enquanto que a amostra eletropolida com revestimento de DLC apresentou melhor resistência ao desgaste. / The physical, chemical and mechanical properties of surface titanium and its alloys have been studied, searching better osseointegration for use in biomedical implants. Such properties of the material used as implants has shown direct influence on the quality of the bone-implant interface and a direct relationship with the roughness in nanometric and micrometric scale, porosity and wettability (surface energy) of the surface. In this context, studies associated to the electropolishing process of metal surfaces of titanium and its alloys have been developed to control the morphology of the surface by choice of the adequate experimental parameters to obtain surfaces with different textures. Therefore the present work aims evaluating the influence of operating parameters in the process of Ti-cp, electropolishing to obtain nanostructured surfaces with controlled morphology. The effect of DLC (Diamond Like Carbon) films electrodeposited was evaluated from an organic solution of Dimethylformamide (DMF) on the electropolished surface. The morphological characterization of electropolished surfaces and electropolished coated with DLC surfaces was made by atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and contact profilometry. Moreover, the surfaces obtained were characterized as wettability test (sessile drop test), electrochemical behaviour (monitoring the open circuit potential and potentiodynamic polarization curves) and wear (tribological test of type ball-on-plate). The DLC films were also characterized by Raman spectroscopy. The results showed the effect of operating parameters about control of morphology of the electropolished titanium surfaces. The obtaining of DLC films was favored in electropolished surfaces. The samples electropolished and coated with DLC showed open circuit potential less active compared to titanium without coating, at the same time, the presence of the oxide formed during the electropolishing process also contributes to the corrosion resistance increase. Wear tests shown that the electropolished sample with a DLC coating showed better wear resistance.