Durante o processo de sinterização de pós cerâmicos, ocorrem várias alterações físicas. Eis as principais etapas da sinterização:
1. Composição do pó
A primeira fase envolve a mistura de água, defloculante, aglutinante e pó cerâmico não cozido para criar uma pasta.
A composição do pó determinará as caraterísticas finais da peça cerâmica, como a resistência, a dureza e a condutividade térmica.
2. Compactação do pó
Nesta fase, a pasta é seca por pulverização para obter uma forma de pó.
O pó é então colocado num molde e prensado para formar um corpo verde.
A compactação pode ser feita através de prensagem a frio ou a quente, resultando numa peça verde densa com baixa retração por secagem.
3. Sinterização ou queima
O corpo verde é aquecido a uma temperatura baixa para queimar o ligante.
De seguida, é sinterizado a uma temperatura elevada.
A sinterização envolve o aquecimento das partículas cerâmicas abaixo do seu ponto de fusão.
À medida que a temperatura aumenta, ocorrem várias alterações:
Crescimento do grão
Os pós cerâmicos finos sofrem crescimento de grão, onde as partículas individuais aumentam de tamanho e começam a reorganizar-se.
Rearranjo das partículas
As partículas começam a reorganizar-se devido a forças capilares.
Nos pontos de contacto entre as partículas, algumas delas podem dissolver-se numa fase líquida e voltar a precipitar-se nas áreas de pescoço entre as partículas.
Redução da porosidade
Os poros presentes no corpo verde diminuem ou fecham-se durante a sinterização, resultando na densificação da peça cerâmica.
A redução da porosidade é determinada por factores como a porosidade inicial do corpo verde, a temperatura de sinterização e o tempo.
Densificação e melhoria das propriedades mecânicas
À medida que os poros são eliminados e o compacto cerâmico atinge a densidade total, as propriedades mecânicas da peça cerâmica melhoram.
A densificação leva a um aumento da resistência, da dureza e de outras propriedades mecânicas.
Contração
A cerâmica geralmente encolhe 20-25% durante a sinterização.
Para conseguir uma contração controlada e uniforme, é importante ter uma densidade verde boa e uniforme durante a fase de formação.
Sinterização em fase líquida
Em alguns casos, pode estar presente uma fase líquida durante a sinterização.
Isto é conhecido como sinterização em fase líquida e é utilizado para cerâmicas que são mais difíceis de densificar.
Pequenos volumes de aditivos na composição formam um líquido à temperatura de sinterização, facilitando o rearranjo das partículas e a remoção dos poros.
Em geral, a sinterização é um processo crucial para transformar um pó compacto num artigo cerâmico denso com as caraterísticas e propriedades materiais desejadas.
Envolve a redução da energia superficial, o fecho dos poros e a densificação da peça cerâmica.
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