Produção de Pós Flashcards
O que influenciam as caraterísticas do pó?
As características do pó influenciam os métodos pelos quais estes podem ser consolidados:
- Para utilizar uma matriz rígida (uniaxial), os pós devem ser compressíveis, de formato irregular e ter um resistência em verde adequada;
- Pós esféricos de compressibilidade reduzida requerem consolidação por métodos alternativos (ex: HIP ou extrusão);
Métodos de produção mecânicos
Ball milling
Para fabricar pós a partir de que?
Como varia a velocidade de rotação?
BALL MILLING - método para fabricar pós a partir de materiais frágeis; o moinho de bolas é ineficiente, já que a maior parte da energia é transformada em ruído e calor;
a velocidade de rotação ideal varia com o inverso da raiz quadrada do diâmetro do moinho;
o diâmetro da esfera deve ser cerca de 30 vezes o diâmetro do pó; as bolas devem preencher cerca de metade do volume do moinho;
o material colocado inicialmente (input material) deve ocupar cerca de 25% do volume do moinho;
Desvantagens: As contaminações cerâmicas são problemáticas devido à diferença dos coeficientes de expansão térmica existe muita energia perdida sobre a forma de calor
Métodos mecânicos - ATTRITION MILLING
o moinho de atrito é um equipamento capaz de reduzir mecanicamente o tamanho das partículas sólidas através da intensa agitação de uma pasta (lama de material) e um meio de moagem.
As taxas de redução do tamanho das partículas aumentam linearmente com a velocidade do moinho (energia).
Metodos Metanicos-
Mechanical alloying
As partículas obtidas dependem dos parâmetros de processamento: tempo, temperatura, velocidade e ambiente/atmosfera de moagem; ferramentas, material das ferramentas de moagem, relação bola/pó.
Metodos mecânicos- Cold stream
Partículas projetadas contra um alvo. E, através da colisão, haverá uma redução do seu tamanho
Metodos químicos
Métodos químicos e eletrolíticos que utilizam uma atmosfera redutora são processos industriais utilizados frequentemente para fabricar pós metálicos finos (< 150 mm) e de baixa densidade (0,5–3 g/cm3).
MEtodos quimicos - Qual origina particulas de metal de melhor qualidade?
O que produz processo de eletrolise?
O processo carbonyl origina partículas de metal de melhor qualidade (pureza química, densidade aparente 4,1–4,5 g/cm3, tamanho 2,4–8 mm; Ni, Fe, Co, Cr, W, Mo) em comparação com a redução.
O processo de eletrólise produz partículas dendríticas com maior pureza e maior capacidade de sinterização.
-Decomposition of a solid by gas
-Thermal decomposition
-Precipitation from a liquid
-Precipitation from a liquid gas
Métodos quimicos - Processo de redução
Baseados em que?
Os processos de redução são baseados nos processos convencionais usados na metalurgia extrativa.
O pó de ferro pode ser obtido desta forma, especialmente se o óxido utilizado tiver um alto teor de ferro. As matérias-primas são uma mistura de coque, cal e óxido de ferro (Fe3O4) na forma de minério. O óxido de ferro é reduzido em duas etapas pelo monóxido de carbono, de Fe3O4 para FeO e depois para Fe. Após secagem, trituração, peneiramento e separação magnética, as matérias-primas são carregadas em “retorts” (retortas) cerâmicos.
Estes passam por um forno túnel com várias centenas de metros de comprimento. A temperatura no forno é de 1200 ºC e o trajeto dura cerca de dois dias. O produto final da redução é um cilindro oco de ferro poroso e irregular. Estes pós apresentam elevada resistência, pelo que são particularmente adequados para produzir formas delicadas.
Métodos químicos
Os pós são geralmente de alta pureza, esféricos e muito pequenos (menos de alguns μm), pelo que são mais caros e possuem baixa fluidez (inaptos para die pressing manufacturing de aço).
Quando os minérios de ferro ou níquel (baseados em óxidos) reagem sob alta pressão a temperaturas elevadas com monóxido de carbono, forma-se ferro pentacarbonyl (Fe(CO)5) ou níquel tetracarbonil (Ni(CO)4).
Ambos os compostos são líquidos à temperatura ambiente.
Devido às suas baixas temperaturas de ebulição (Fe(CO)5 → 103 ºC; Ni(CO)4 → 43 ºC), estes podem ser facilmente purificados por destilação e ambos se decompõem em pós metálicos e CO.
Metodos químicos - Eletrolytic deposition
maioria dos metais em pó pode ser obtida por eletrólise e estes pós apresentam geralmente um alto nível de pureza. Atualmente, o processo é amplamente utilizado para cobre, elemento de liga muito comum no ferro de PM. Uma solução de sulfato de cobre é utilizada como eletrólito e são usados ânodos de cobre fundido. A densidade de corrente aplicada é tão elevada que o cobre é depositado diretamente como pó. O pó é depois lavado, seco e recozido. O pó obtido apresenta uma forma dendrítica
Metodos físicos - Water atomization
Este é o método mais popular de produção de pós de ferro e aço para muitos tipos de peças de PM, apesar de impor restrições na composição química das ligas.
Na atomização com água, o metal fundido sai de um cadinho por uma abertura e é fragmentado por jatos de água de alta pressão. Variando a pressão da água, o diâmetro do bico (nozzle) e o ângulo dos jatos é possível controlar o tamanho e a distribuição dos pós obtidos. No entanto, estes serão sempre maiores do que os obtidos por atomização a gás. O contato da água com o ferro fundido produz um alto grau de oxidação dos pós que obriga a um recozimento redutor após a secagem.
As estações de atomização são geralmente verticais e os pós obtidos têm uma forma irregular, possuem uma alta compressibilidade e uma resistência em verde suficiente pelo que são amplamente utilizados para o fabrico de componentes estruturais sinterizados.
Agua promove oxidação dos pós
Métodos físicos - Water atomization: Variáveis
Variáveis de atomização: Grau de superaquecimento do metal fundido; Cabeça ferrostática do metal no distribuidor; Diâmetro do fluxo de metal; Ângulo (α) com que os jatos de água impactam o fluxo de metal; Pressão da água; Razão água/metal (taxa de recolha).
> Pós pré-ligados podem ser produzidos por atomização de água.
> Cada partícula de pó tem a composição química desejada.
Metodos físicos - Gas atomization
Geralmente é utilizado árgon. Processo utilizado para produzir: pós metálicos de materiais que formariam óxidos estáveis quando atomizados com água;
pós de alta pureza para processamento especializado; partículas esféricas de pó.
! A taxa de arrefecimento é mais lenta do que no processo de atomização com água.
