Cera e PE.
A densidade do compactado dividida pela densidade do corpo 100% denso.
Sistema de aditivos orgânicos usado em barbotina para produção de pó atomizado.
Deve possibilitar o fluxo adequado durante a extrusão e a obtenção de um corpo rígido suficiente para autossustentação.
Processamento cerâmico: Métodos de conformação.
É o estudo do fluxo de líquido através da camada colada.
UFABC (Universidade Federal do ABC).
Usa um êmbolo e possibilita altas pressões, mas é intermitente.
Facilitar a união de materiais cerâmicos.
Usa argila plástica ou orgânico.
Argila de alta plasticidade.
Misturas líquidas que contêm partículas sólidas em suspensão.
São formas de materiais cerâmicos produzidas através do processo de extrusão.
A variação de pressão no compactado durante a prensagem, devido ao atrito com a parede do molde e partícula-partícula.
É um método de conformação utilizado na fabricação de velas de ignição para motores a combustão.
Água, argila e aditivos.
Partículas finas (cerca de 1 μm) e elevada área de superfície específica (cerca de 10 m²/g), com baixa fluidez.
É um processo onde se obtém a peça colada (verde) pela remoção do líquido de uma suspensão cerâmica através de um molde poroso.
É constituído de milhares de partículas finas fisicamente aglomeradas do pó cerâmico.
Elas ajudam a entender a compressibilidade dos pós.
Na forma de pó, que é conformada para uma certa geometria.
Uma estrutura utilizada para misturar materiais.
É um defeito de prensagem que resulta em um grande poro no corpo sinterizado.
Termoplástico de baixa a média massa molecular (como cera ou PP) ou termorrígido (como epóxi).
Cerâmica tradicional.
Afeta a viscosidade da suspensão e o comportamento do corpo colado.
Adesão química, fusão e sinterização.
UFABC.
Em misturador de alto torque com ligante adicionado na forma de pó e adição posterior de líquido, ou pela filtroprensagem de uma suspensão.
A tecnologia do pó, também conhecida como processamento cerâmico.
Atuar como meio de dispersão.
É um método de colagem utilizado em processos cerâmicos que envolve a remoção de água para unir partículas.
Muito mais alta.
Gesso.
É um espaço entre grânulos que está parcialmente deformado.
Para garantir a integridade do corpo colado durante desmoldagem e acabamento.
Injetora 56 ESTM017-17.
ESTM017-17.
Para prensagem.
Deve ser estável e permitir a fácil remoção do corpo colado do molde.
É a resistência necessária para manuseio posterior sem ocorrência de deformação.
Acetato de celulose, Teflon e Mylar (filme de poliéster, PET).
Abaixo de 2000 mPa.s.
Pressão nula.
Usa um caracol ou rosca helicoidal e é contínua.
Misturar diferentes materiais de forma homogênea.
Baixas taxas de produção e baixa precisão dimensional.
Para remover ar e umidade dos materiais durante o processamento.
Água, aditivos e partículas cerâmicas.
Até 1,5 m/min.
Ball clay = argila plástica.
A 'sapata' movimenta a alimentação de pós durante o processo.
Prensagem, extrusão, colagem (slip casting), colagem de fita (tape casting) e moldagem por injeção de pós.
Porque eles são difíceis de serem eliminados durante a sinterização e permanecem como poros grandes no corpo sinterizado.
Eles concentram a tensão mecânica aplicada e diminuem a resistência mecânica.
ESTM017-17.
É um processo de união de materiais cerâmicos utilizando adesivos ou métodos de fusão.
Cerca de 40% em volume.
Formar ligações químicas entre as partículas.
Aditivos de viscosidade e agentes de desagregação.
Devido à alta concentração de material orgânico que separa as partículas.
Eles permitem a produção de formas complexas e específicas para diversas aplicações.
Colar fitas em materiais cerâmicos.
Preparação de uma suspensão concentrada, conformação da fita pelo escoamento da suspensão e secagem para formação de um filme viscoelástico.
É um método de conformação cerâmica que utiliza uma matriz que se move durante o processo de prensagem.
Usualmente água, mas pode ser não aquoso (álcool, tricloroetileno, metil-etil-cetona).
Ser esférico com alta densidade.
Produção de barbotina.
Deve apresentar resistência mecânica para desmoldagem, rebarbação e acabamento superficial.
Contém diversos componentes orgânicos que são extraídos em etapas, formando poros no corpo injetado.
Materiais de construção civil, refratários, isoladores elétricos de porcelana, substratos magnéticos e eletrônicos, suportes catalíticos celulares e tubos de cerâmica transparente para lâmpadas.
Produção de conjuntos laminados para dispositivos eletrônicos pelo processo HTCC.
Partículas cerâmicas e água.
Preparação do molde poroso, preparação da barbotina, enchimento do molde, colagem, drenagem, secagem parcial no molde, remoção do molde, rebarbação e acabamento superficial.
Constante no tambor.
Deformação do grânulo que preenche os vazios intersticiais entre os grânulos.
J – volume do colado/volume de líquido removido.
Alumina.
O maior aumento de densidade ocorre, geralmente, de forma linear com o aumento do logaritmo da pressão de compactação.
Geralmente água, mas pode incluir cera, óleo ou álcool.
Defeitos introduzidos na etapa de conformação ou em uma etapa anterior que geralmente não são eliminados durante a sinterização.
A boa fluidez dos pós facilita o processo de prensagem, garantindo uma melhor compactação.
O fluxo de líquido através da camada colada.
ESTM017-17.
Extrusora de pistão e maromba.
Zona de transporte, Zona de densificação, Zona de material contínuo, Zona de distribuição de pressão.
Granulação.
Manipulação de suspensão completamente dispersa em líquido de baixa viscosidade, formação de produtos com formas complexas e custo de capital relativamente baixo.
De 25 μm a 1,2 mm.
Pressão crescente.
Na forma de 'donut'.
0,92 μm.
ESTM017-17.
Melhoram a fluidez e a adesão das suspensões.
UFABC.
Alguns minutos.
Varia entre ~50 e 60% da densidade teórica da cerâmica totalmente densa.
Aglomerados de partículas.
Os pós possuem alta pureza, distribuição de tamanho controlada e boa fluidez.
A ocorrência de defeitos de compactação, como defeitos de laminação.
Transforma a matéria-prima particulada em uma forma consolidada com geometria e microestrutura particulares.
Causa um gradiente de densidade no corpo verde.
Extrusora tipo auger com rosca helicoidal.
Utilizada em motores a combustão para iniciar a queima do combustível.
Possibilita a incorporação de alta fração de sólidos na suspensão.
É o processo no qual uma massa plástica é forçada a passar pelo orifício de uma matriz rígida para produzir um corpo extrudado linear com seção transversal controlada.
Possui um poro grande interno ou forma de 'rosquinha' (donut).
A altura do vão entre a 'faca' e o substrato, viscosidade da suspensão, velocidade do substrato e retração de secagem.
Barbotina (suspensão), camada colada após drenagem, corpo colado após desmoldagem.
Esférica.
Formato arredondado e diâmetro de centenas de micrômetros.
Entre 1 a 5 μm.
Superior a ~4000 mPa.s.
A drenagem reduz a quantidade de água, aumentando a densidade e a resistência do material.
Devido à maior facilidade de dispersão do pó e rápida secagem.
A viscosidade adequada é crucial para a aplicação e a eficácia da colagem.
Um equipamento utilizado para transformar líquidos em partículas finas através de um processo de secagem por spray.
Ftalatos.
Para obter o máximo desempenho do produto final.
É um método que diminui o gradiente de densidade e possibilita a prensagem de formas complexas.
UFABC (Universidade Federal do ABC).
Aglomera partículas na frente de crescimento da camada colada quando o líquido é reduzido.
Ela é submetida a um tratamento térmico (sinterização).
De 1 a 10 s -1.
Permite a formação de corpos cerâmicos com boa coesão e propriedades mecânicas adequadas.
Vários metros.
40 a 50%.
Pode ser um produto intermediário que é, em seguida, conformado novamente em uma operação de extrusão secundária ou por prensagem e moldagem plástica.
Uma mistura de pós inorgânicos com aditivos de processamento com comportamento reológico adequado a cada método.
Silicato de sódio.
Adesivos específicos para cerâmica, resinas e outros materiais compatíveis.
É um empacotamento de partículas, com fração de cerca de 50% a 60% do volume.
Inicia quando a pressão excede a pressão de escoamento do grânulo e termina quando a densidade do compactado se aproxima da densidade do grânulo.
Aumentar a resistência verde e 'lubrificar' as partículas durante a compactação.
Vaporização do solvente.
A pressão de sucção aparente do molde.
Partículas com alta fração de ligante e plastificantes.
Usa-se argila plástica, com 25% a 40% em volume de partículas < 1 μm.
Peças com formas relativamente simples que podem ser extraídas da matriz.
K é a taxa de colagem.
Controla a carga superficial da partícula e mantém a dispersão da suspensão cerâmica (barbotina).
Promove a aglomeração uniforme de partículas após a dispersão.
Reduz a tensão superficial e melhora a molhabilidade da partícula pelo líquido, facilitando a dispersão.
Bolhas, aglomerados, trincas e distorção (enrolamento).
Por extrusão a quente e corte para preparação da mistura pelotizada.
É um método de conformação altamente produtivo, usado tanto para produtos grandes, de mais de 1 ton, como pequenos, de alguns gramas.
Até 25 metros.
Pseudoplástico (viscosidade aumenta com a diminuição da taxa de cisalhamento).
Colagem de fita, furação, impressão de filmes metálicos, laminação, corte e sinterização em atmosfera redutora.
Controlar a aplicação e a aderência da fita.
1 a 5 μm.
Prensagem.
Para que o filme mantenha-se estável na forma de uma fita.
Promove a dispersão do pó pela repulsão estérica das faces com moléculas adsorvidas de dispersante, como o óleo de peixe de Sevilha.
Formar um filme viscoelástico e separar o substrato.
Até várias semanas.
Escorregamento e rearranjo das partículas em uma configuração mais densa.
Altera as propriedades viscoelásticas do ligante, reduzindo a temperatura de transição vítrea (Tg) e melhorando a deformação plástica.
Elas secam, levando à formação de grânulos esféricos.
Um método de conformação que envolve a injeção de uma mistura de pó cerâmico em um molde.
Até aproximadamente 2.
Evitar a formação de bolhas durante a mistura.
É pseudoplástico, resultando em rápido aumento da viscosidade.
Permite a junção de peças cerâmicas, aumentando a resistência e a durabilidade.
Dispersão de aglomerados de partículas durante a mistura da massa viscosa.
Metering com pressão crescente.
Escorregamento e rearranjo dos grânulos em baixas pressões, resultando em um pequeno aumento da densidade.
Metil-etil-cetona, cera, óleo mineral ou vegetal.
1) Pó 2) Grânulos 3) Corpo plástico 4) Pasta 5) Suspensão ou barbotina.
Um pouco antes do enchimento, a viscosidade é relevante para o comportamento do corpo colado.
Um dos métodos principais de conformação que envolve a aplicação de pressão para moldar materiais cerâmicos.
10 μm.
É um método de conformação que permite a formação de peças cerâmicas com seções transversais constantes.
Um estado intermediário entre pó e pasta, que pode ser moldado.
Da ordem de 30 cm.
Polietilenoglicol (PEG) e ftalatos.
Por forças capilares.
Pode ser a úmido, usualmente água, ou a seco, por meio de um elastômero (dry-bag).
Uma mistura líquida que contém partículas sólidas em suspensão.
CaCO3 e MgSO4.
Consolidar e transportar a mistura para a câmara de injeção.
A atomização melhora a eficiência ao produzir pós com características ideais para prensagem.
Para produzir peças cerâmicas pequenas com formas complexas e alta precisão dimensional em larga escala.
Pó cerâmico, ligante polimérico, ligante secundário, solvente/plastificante e lubrificante.
É crítica para obter a peça sem perda da integridade, pois utiliza uma elevada fração de ligantes orgânicos (~40% vol).
~2 a 5 m²/g.
Remoção de grande volume de componentes orgânicos antes da sinterização.
Prensagem, extrusão, colagem, colagem de fita e moldagem por injeção de pós.
Utilizados em construção, revestimentos e componentes industriais.
São compactados para compor uma forma desejada mediante a aplicação de pressão em uma matriz.
Pelo escoamento da suspensão sob uma 'faca' com abertura definida e sobre um substrato móvel.
Polímeros flexíveis do tipo vinílica e acrílica, como PVB, PMMA, PVA e PE.
A extrusão pode melhorar a densidade e a homogeneidade do material.
Reduz a temperatura de transição vítrea (Tg) do ligante, contribuindo para a flexibilidade e resiliência da fita, mas diminuindo a resistência.
Trincas, poros grandes, agregados de partículas, inclusões orgânicas e inorgânicas.
Uma distribuição de tamanho controlada melhora a densidade e a homogeneidade do corpo cerâmico.
Reduz o atrito com o molde e entre as partículas, facilitando o desprendimento do molde.
Ela diminui o gradiente de densidade.
Transforma a matéria-prima particulada em um 'corpo verde' com tamanho, forma e acabamento superficial controlados, além de características de densidade e microestrutura.
É um processo onde uma mistura de pó com alta concentração de orgânico é injetada a quente em um molde.
Para melhorar a plasticidade e evitar que o ar entre em solução na água durante a pressurização.
Estabiliza a suspensão contra degradação biológica.
Aço com superfície nitretada ou carbeto de tungstênio.
Um processo contínuo de produção em massa de placas finas (fitas) verdes flexíveis com superfícies lisas.
A variação no tamanho das partículas dos pós comerciais.
Pode levar semanas.
Estearato.
Não contém líquido.
Secar materiais líquidos transformando-os em pó.
Promover secagem em curto tempo e baixa temperatura, limitando a degradação dos outros aditivos.
No processamento de materiais cerâmicos.
Aumenta a resistência verde, modifica a reologia, retém líquido sob pressão e propicia plasticidade/lubrificação.
Matriz de aço-ferramenta ou carbeto de tungstênio.
Um método que utiliza fitas cerâmicas para formar peças complexas.
Melhorar a qualidade superficial do material.
Produção de partículas esféricas, controle de tamanho e composição química uniforme.
Deve ser homogênea para minimizar distorções durante a sinterização.
Mistura a quente, granulação por extrusão, injeção a quente e remoção de ligantes.
A espessura da camada colada.
High Temperature Co-Fired Ceramic, um processo para fabricar dispositivos eletrônicos.
Porque o custo do molde é elevado.
Alumina.
Baixa viscosidade, baixo ponto de ebulição, baixo calor de vaporização e alta pressão de vapor.
A cinética é favorecida com maior fração de sólido na barbotina.
Atomização (spray-dryer).
Um método de conformação que utiliza adesivos para unir partes cerâmicas.
A viscosidade do líquido afeta a taxa de colagem.
Permite a produção de pós cerâmicos com características específicas e uniformes.
Promover o molhamento da suspensão no substrato.
Formas complexas.
Cerca de 55 a 60% de partículas, 30 a 35% de orgânicos e o restante de poros.
Produtividade, qualidade e custo do produto final.
Sistemas de ligantes que possibilitam remoção por imersão em solvente.
Materiais cerâmicos, plásticos e compostos.
Até ~1 hora.
Cerca de 15 a 20%.
Um encapsulamento eletrônico multicamada sinterizada com metalização entre camadas de cerâmica.
A suspensão (barbotina) é bombeada e lançada na forma de spray, enquanto a câmara é aquecida com ar quente.
O pó é inserido em um molde flexível (elastômero).
Da ordem de 100 μm.
Suficiente para manuseio e operações no estado verde, como remoção de rebarba e usinagem.
Tamanho e forma do produto, acabamento superficial, especificações de tolerância dimensional, qualidade da microestrutura, produtividade, volume de produção, capital de investimento, impacto ambiental e segurança.
Não foram especificados no sumário, mas referem-se a processos que ocorrem após a conformação inicial.
A homogeneidade garante propriedades mecânicas e térmicas consistentes no material final.
Estearato de sódio, PEG, silicones, ácido oleico, talco/grafita coloidal, óleo mineral, cera líquida.
Previne a formação de espumas e bolhas.
Porque as partículas estão ligadas apenas por ligantes orgânicos ou inorgânicos.
Temperatura e concentrações de solvente no ambiente e na superfície da fita.
Uma mistura mais líquida que o corpo plástico, mas ainda não uma suspensão.
Retração da espessura, que alcança cerca de metade da altura do vão da faca.
Para manter constantes as dimensões finais do produto sinterizado.
A produtividade é aumentada quando a cerâmica é conformada para a forma próxima da final, minimizando usinagem subsequente e acabamento superficial.
Desafios incluem a obtenção de densidade uniforme e a minimização de defeitos.
Retarda a degradação por oxidação do ligante orgânico.
Na câmara de vácuo após o misturador.
Misturas de álcoois ou de álcool e cetona ou tolueno.
A atomização permite a produção de pós com alta pureza, minimizando contaminações.
R c = 1/K p, onde K p é a permeabilidade do líquido na camada colada.
Promove aglomeração de partículas e reduz migração do líquido durante a pressurização.
Dezenas a centenas de micrômetros ou mais.
ESTM017-17 - Materiais Cerâmicos UFABC.
Diretamente ou armazenada na forma de rolos.
Entre 125 e 160ºC.
Entre 30 e 100 MPa.
Praticamente não ocorre retração lateral.
Reduz a pressão de extrusão e melhora a qualidade da superfície.
Pela matriz líquido-coloides, que diminui o atrito entre as partículas.
O preenchimento deve ocorrer uniformemente, sem aprisionamento de ar.
