A sinterização de cerâmicas é um processo em que as partículas de pó cerâmico são consolidadas através do aquecimento da peça compacta "verde" a uma temperatura elevada abaixo do ponto de fusão.
Este processo envolve a difusão de material de partículas separadas para partículas vizinhas, levando a uma redução da energia de superfície e ao fecho de poros.
O resultado é uma peça densificada com propriedades mecânicas melhoradas.
Explicação das 6 etapas principais
1. Aquecimento do compacto verde
O processo começa com um compacto "verde", que é uma peça cerâmica formada mas não cozinhada.
Esta peça é aquecida a uma temperatura suficientemente elevada para iniciar a ligação entre as partículas, mas não suficientemente elevada para provocar a fusão.
Esta temperatura é normalmente um pouco abaixo do ponto de fusão do material cerâmico.
2. Difusão e ligação
À medida que a temperatura aumenta, a energia superficial das partículas diminui, o que constitui a força motriz da sinterização.
As partículas começam a difundir-se, o que significa que o material das superfícies das partículas se desloca para os pontos de contacto entre as partículas.
Este processo é facilitado pela temperatura elevada, que permite que os átomos se movam mais livremente.
3. Redução e densificação dos poros
O processo de difusão conduz à redução e, frequentemente, ao fecho dos poros no interior da peça cerâmica.
Os poros são espaços no interior do material que o podem enfraquecer.
À medida que estes poros diminuem ou se fecham, a peça torna-se mais densa, um processo conhecido como densificação.
Esta densificação melhora significativamente as propriedades mecânicas da cerâmica, tais como a resistência e a durabilidade.
4. Melhoria das propriedades
Para além da densificação, a sinterização pode também melhorar outras propriedades da cerâmica.
Por exemplo, a zircónia sofre uma transformação estrutural durante a sinterização, passando de um estado cristalino monoclínico para um estado cristalino politetragonal.
Esta transformação aumenta a densidade, a resistência e a translucidez da zircónia, tornando-a um material altamente durável e funcional.
5. Variações do processo
A sinterização pode ser realizada com forças adicionais, tais como pressão ou correntes eléctricas.
A sinterização sob pressão é comum e pode melhorar ainda mais o processo de densificação.
Em alternativa, a sinterização sem pressão pode ser conseguida utilizando técnicas e materiais específicos, tais como compósitos metal-cerâmica graduados e auxiliares de sinterização de nanopartículas.
6. Aplicações no fabrico de cerâmica
A sinterização é uma etapa crucial no fabrico de objectos cerâmicos, incluindo a cerâmica.
Envolve uma série de etapas que começam com a mistura de pós cerâmicos com água, aglutinantes e defloculantes para formar uma pasta, seguida de moldagem, secagem e, finalmente, sinterização a altas temperaturas.
Este processo não só consolida o material cerâmico, como também melhora significativamente a sua funcionalidade e durabilidade.
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