▶▶▶▶O que é um cadinho de cerâmica?
Os cadinhos de cerâmica modernos são recipientes resistentes a altas temperaturas, fabricados com materiais cerâmicos de alta pureza (como quartzo, óxido de alumínio, nitreto de boro, óxido de zircônio, etc.) como material base, através de um preciso processo de sinterização em alta temperatura. São utilizados principalmente para armazenar, fundir e possibilitar reações de diversas substâncias sólidas ou líquidas.
Em essência, os cadinhos de cerâmica adquirem sua robusta propriedade de suportar temperaturas extremas, variando de 1600 °C a 2700 °C, por meio da otimização da estrutura cristalina de materiais inorgânicos não metálicos. Ao mesmo tempo, graças à sua excelente inércia química e estabilidade ao choque térmico, tornaram-se componentes indispensáveis em aplicações como análise de materiais em laboratório, purificação de metais preciosos na indústria metalúrgica, crescimento de silício monocristalino para semicondutores e fundição de lingotes de polisilício para novas energias.
De forma geral, sua maior característica é a capacidade de manter morfologia e desempenho estáveis em ambientes de temperatura extremamente alta, além de não se deformar ou corroer facilmente.
▶▶▶▶Materiais comuns de cadinhos de cerâmica
O material é o principal fator na escolha de um cadinho, pois determina diretamente a temperatura máxima que o cadinho pode suportar e a quais substâncias químicas ele pode resistir à corrosão.
1. Argila refratária tradicional:É produzido pela queima de matérias-primas como argila e quartzo. Possui baixo custo e contém uma quantidade relativamente alta de SiO₂ (dióxido de silício), sendo um material ácido. É utilizado principalmente para a fundição de metais ou materiais ácidos, como ligas de cobre. Nunca deve ser usado para a fundição de metais ativos como alumínio, magnésio e titânio, pois esses metais reduzem o silício do SiO₂, o que corrói severamente o cadinho e pode até causar vazamentos ou perfurações. Também é comumente utilizado em fundições em pequena escala e experimentos químicos.
2. Óxido de alumínio (Al₂O₃): É o tipo mais comum [de material cerâmico para cadinhos], com uma faixa de resistência à temperatura geralmente acima de 1600 °C, e possui alta resistência mecânica e excelente estabilidade química. É comumente utilizado em fundição de metais, sinterização de pós, análises laboratoriais, reatores de alta temperatura e outras aplicações. Sua temperatura máxima de serviço e desempenho variam dependendo de sua pureza (como cerâmica de alumina com 99%, 95% e 85% de pureza).
3. Óxido de zircônio (ZrO₂):Dentre todas as cerâmicas de óxido, possui a maior resistência à temperatura (com ponto de fusão de aproximadamente 2700 °C), mas sua resistência ao choque térmico é relativamente baixa. É extremamente resistente à corrosão e apresenta excelente estabilidade, especialmente contra metais fundidos (como metais preciosos como platina e paládio). É utilizado principalmente na fundição em alta temperatura de metais preciosos e metais ativos (por exemplo, platina, ródio, paládio, titânio) e também aplicado na sinterização de cerâmicas especiais e em revestimentos de fornos de alta temperatura.
4. Quartzo (SiO₂):É um recipiente resistente a altas temperaturas, fabricado com areia de quartzo de alta pureza como principal matéria-prima, através de processos de fusão em alta temperatura, trefilação ou moldagem rotacional. Geralmente translúcido, suporta temperaturas entre 1200 °C e 1400 °C e é comumente utilizado na preparação de materiais semicondutores e vidro óptico. Sua maior vantagem reside na alta pureza e baixo teor de impurezas, o que garante que os materiais não sejam contaminados durante o processamento em altas temperaturas. No entanto, deve-se observar que os cadinhos de quartzo não são resistentes a substâncias alcalinas e são propensos à corrosão quando em contato com álcalis fortes.
5. Nitreto de boro (BN):Possui boa condutividade térmica, propriedades autolubrificantes, baixa adesão a metais fundidos e facilidade de processamento, daí o nome grafite branco. Suporta altas temperaturas (aproximadamente 3000 °C) em atmosfera inerte, mas oxida em altas temperaturas no ar. É um material ideal para moldes de conformação de metais, cadinhos usados na fundição de metais (especialmente alumínio, cobre e materiais semicondutores) e barcos de evaporação para revestimento de alumínio a vácuo.
6. Carbeto de silício (SiC):Possui dureza, condutividade térmica e resistência ao choque térmico extremamente elevadas. Mantém alta resistência em altas temperaturas, mas não é resistente a ácidos oxidantes fortes e álcalis fortes; oxida-se lentamente em altas temperaturas (acima de 1000 °C) no ar. É comumente usado em componentes de fornos (como prateleiras e cadinhos), trocadores de calor de alta temperatura e tubos para transporte de alumínio líquido. Também pode ser usado como cadinho de alto desempenho para a fundição de metais não ferrosos.
7. Óxido de magnésio (MgO):Possui um alto ponto de fusão (aproximadamente 2850 °C) e é um material alcalino, sendo, portanto, particularmente resistente à corrosão por escórias fundidas alcalinas. No entanto, reage facilmente com o vapor de água, formando hidróxido de magnésio e pulverizando-se, o que dificulta seu armazenamento. É utilizado principalmente na fundição de materiais ou metais alcalinos, como níquel, urânio, tório, etc.
``````
▶▶▶▶Formatos e tamanhos comuns de cadinhos de cerâmica
Cilíndrico: Adequado para aquecimento uniforme:
Quadrado ou retangular: comumente usado para sinterização de materiais em pó:
Tipo de tubo profundo: adequado para fundir metais e evitar respingos de líquido.
Tipo plano: usado para incineração ou evaporação:
Cadinho com tampa: evita respingos de material, reduz a perda de calor e isola o ar.
Cadinho com formato especial (irregular, etc.): utilizado em processos específicos, como panelas de fundição, dispositivos especiais para destilação e purificação, etc.
Tamanhos comuns:
(1) Tamanho pequeno: Várias dezenas de mililitros (como diâmetro de 20-50 mm), usado para análise de amostras de laboratório.
(2) Tamanho médio: várias centenas de mililitros (diâmetro 100-150 mm), usado para processamento de materiais em pequenos lotes.
(3) Tamanho grande: vários litros ou mesmo dezenas de litros (diâmetro superior a 200 mm), comumente vistos em fundições industriais e experimentos em grande escala.