Cerâmicas Técnicas Os processos de debinding e sinterização são necessários para remover o aglutinante orgânico e para densificar os componentes cerâmicos.

A cerâmica técnica cobre uma ampla gama de materiais cerâmicos avançados desenvolvidos por suas excelentes propriedades mecânicas, elétricas e térmicas. Frequentemente, são altamente resistentes ao derretimento, flexão, alongamento, corrosão e desgaste. O uso de cerâmicas avançadas nos mercados aeroespacial, automotivo, de defesa e de energia está se tornando cada vez mais comum.

Os fornos Carbolite Gero são amplamente utilizados tanto na pesquisa quanto na produção para a extração e sinterização de cerâmicas técnicas. Para o processo de extração (de partes verdes) são necessários muflas de laboratório de baixa temperatura com excelente uniformidade de temperatura. As partes marrons são posteriormente sinterizadas a até 1800 ° C em um forno de alta temperatura.

Fornos para Debinding

Os processos de debinding e calcinação envolvem a remoção de certos materiais antes de análises adicionais. Portanto, os fornos de calcinação da Carbolite Gero podem realizar eficientemente o desligamento térmico removendo o ligante da câmara do forno.
Objetivos:

• O ligante deve ser removido uniformemente sem danificar a peça
  • A uniformidade da temperatura e as taxas de aquecimento determinam se o ligante é removido uniformemente da amostra
  • As trocas de ar determinam se o ligante é removido de forma eficiente da câmara
    
    
• A remoção eficiente do ligante melhora as propriedades do material e a densidade final da cerâmica
• A pré-sinterização aumenta a resistência do corpo marrom e facilita o seu manuseio

Fornos para sinterização

A sinterização resulta na densificação e na formação de uma estrutura cerâmica durável. A Carbolite Gero oferece fornos ideais para esse processo.

Objetivos:

• Densificação das peças
• Encolhimento uniforme
• Uniformidade da temperatura é crucial
• Controle das taxas de aquecimento e resfriamento é importante para prevenir rachaduras

Fornos para Debinding e Sinterização

Uma solução que combina os processos de debinding e sinterização. Esses fornos da Carbolite Gero são extremamente funcionais para a remoção de ligantes e densificação de componentes cerâmicos.

Objetivos:

• Debinding eficiente
• Densificação das peças
• Encolhimento uniforme

Informação de conhecimento

Cerâmicas técnicas, também conhecidas como cerâmicas de engenharia ou cerâmicas avançadas, são projetadas para possuir propriedades mecânicas, térmicas, elétricas e químicas excepcionais. Ao contrário das cerâmicas tradicionais, que são usadas principalmente para fins decorativos, as características únicas das cerâmicas técnicas as tornam indispensáveis em aplicações de alto desempenho onde outros materiais, como metais ou polímeros, podem não ser adequados.

As aplicações para cerâmicas técnicas abrangem diversas indústrias, incluindo aeroespacial, automotiva, eletrônica, médica, energia e defesa. Elas são empregadas em uma ampla gama de componentes, como ferramentas de corte, rolamentos, isoladores, sensores, suportes de catalisadores e até mesmo em implantes bio-cerâmicos para fins médicos.

Cerâmicas óxidas

Cerâmicas óxidas são compostos inorgânicos que consistem em oxigênio e um ou mais elementos metálicos. A presença de oxigênio na composição contribui para suas propriedades únicas. As cerâmicas óxidas possuem excelente estabilidade térmica, alta isolação elétrica e são quimicamente inertes. Além disso, as cerâmicas óxidas frequentemente exibem boa resistência mecânica e dureza, tornando-as adequadas para várias aplicações estruturais e funcionais.

Cerâmicas não-óxidas

Cerâmicas não-óxidas são compostos inorgânicos formados por uma combinação de elementos metálicos e não metálicos, sem a presença de oxigênio. Esses compostos possuem alta condutividade térmica e elétrica, alta resistência à oxidação e são quimicamente inertes. Além de terem alta resistência e dureza, as cerâmicas não-óxidas são resistentes ao desgaste e à corrosão.

Compósitos

Os compósitos são formados pela combinação de dois ou mais materiais para fundir e aprimorar o desempenho. Os compósitos à base de cerâmica passam por um processo de fabricação complexo que pode resultar em propriedades superiores em termos de resistência e tenacidade.

Sinterização de cerâmicas

A sinterização é um processo térmico crucial na produção de cerâmicas. Envolve o aquecimento de um material cerâmico compactado ou moldado a altas temperaturas abaixo do seu ponto de fusão. Durante a sinterização, as partículas cerâmicas se ligam, resultando em densificação e formação de uma estrutura cerâmica sólida, coesa e durável. O processo de sinterização envolve três etapas principais: rearranjo das partículas, formação de "pescoços" entre as partículas e eliminação dos poros. Inicialmente, a temperaturas mais baixas, as partículas cerâmicas começam a se rearranjar e se aproximar devido à difusão entre partículas. O processo de difusão é impulsionado pela redução da energia superficial das partículas. À medida que a temperatura aumenta, as partículas começam a formar pescoços, criando uma ponte entre elas e facilitando o transporte de material e a consolidação adicional da estrutura. Esta etapa é crucial para alcançar maior resistência e densidade no material cerâmico. Na etapa final, os poros restantes são eliminados à medida que a estrutura cerâmica continua a se densificar, resultando em um corpo cerâmico quase totalmente denso.

A temperatura e a duração da sinterização são cuidadosamente controladas para alcançar as propriedades desejadas do produto cerâmico final. Altas temperaturas e tempos prolongados de sinterização geralmente levam a uma melhor densificação e propriedades mecânicas aprimoradas, mas uma sinterização excessiva pode causar crescimento de grãos, o que pode afetar negativamente certas propriedades.

O processo de sinterização é influenciado por vários fatores, incluindo a composição química da cerâmica, o tamanho e a distribuição das partículas, a atmosfera de sinterização (oxidante, redutora ou inerte) e a presença de auxiliares ou aditivos de sinterização. Os auxiliares de sinterização podem promover a densificação e ajudar a reduzir a temperatura de sinterização, tornando o processo mais eficiente.

A sinterização é um passo fundamental na fabricação de uma ampla gama de produtos cerâmicos, incluindo tijolos, azulejos, cerâmicas técnicas avançadas e mais. O processo transforma o material cerâmico verde, inicialmente poroso e frágil, em um componente cerâmico denso, durável e funcional. Este componente está então pronto para atender às exigências de sua aplicação pretendida em indústrias como eletrônica, automotiva, aeroespacial e construção.

Mudanças Microestruturais Durante a Sinterização

Durante a sinterização

Durante a sinterização, as partículas da peça cerâmica difundem-se através da estrutura e fundem-se, aumentando a densidade geral da peça.

Microestrutura após sinterização

Durante a sinterização em um forno, a microestrutura da peça cerâmica torna-se significativamente mais densa e apresenta menos lacunas entre as partículas. O processo de sinterização leva a algum encolhimento, com algumas peças tornando-se menores. Isso é uma parte normal do processo de fabricação e deve ser considerado no projeto original dos moldes.

Experimento 1

Desligamento Térmico usando AAF-BAL

Durante o processo de desligamento térmico, a peça verde impressa foi tratada termicamente no ar por aproximadamente 13 horas. A perda de massa após o desligamento térmico foi na ordem de 9,5%.

Experimento 2

Debinding & Sinterização usando HTF

Durante o tratamento térmico, os componentes impressos em 3D foram tratados termicamente no mesmo forno. A perda de peso para a amostra em forma de X foi na ordem de 6,5%. A perda de peso para a amostra de forma Retangular foi na ordem de 11,1%.

Experimento 3

Sinterização usando TF1 16/100/450

Durante o processo de sinterização, a perda de peso do componente foi na ordem de 0,5%

Cerâmicas Técnicas - FAQ