A busca global pou durabilidade extrema
No mundo da manufatura, mineração e aeroespacial, nada é mais valioso do que durabilidade . Cada vez que uma broca quebra, uma lâmina de turbina sofre erosão ou um rolamento se desgasta, isso custa tempo, dinheiro e eficiência. Durante décadas, os engenheiros perseguiram o sonho de um material com a resistência de um metal, mas com a dureza de corte de um diamante.
Essa busca levou ao desenvolvimento de carbonetos cimentados , uma classe revolucionária de materiais compostos que formam o coração das superferramentas modernas. O ponto de partida para quase todos esses materiais é um ingrediente bem ajustado: Pó composto de carboneto .
O que exatamente é pó composto de carboneto?
Um metal simples ou um material cerâmico puro raramente possui a combinação perfeita de propriedades necessárias para aplicações de alta tensão. Os metais são resistentes e resistem à quebra, mas geralmente são macios e se desgastam rapidamente. As cerâmicas, assim como os carbonetos puros, são extremamente duras, mas normalmente frágeis.
Pó composto de carboneto é uma mistura projetada que combina o melhor dos dois mundos, seguindo o princípio “composto” de que o material final é superior aos seus componentes.
As duas fases essenciais
O pó é uma mistura microscópica de dois componentes distintos, cada um desempenhando um papel vital:
1. A fase difícil: o grão de metal duro
Esta fase fornece o lendário material dureza e resistência ao desgaste. Consiste em partículas microscópicas de um carboneto metálico, mais comumente Carboneto de tungstênio (WC) . O carboneto de tungstênio é um composto cerâmico que fica logo abaixo do diamante na escala de dureza. Esses grãos rígidos e angulares são os burros de carga que fazem o corte, a perfuração e a retificação. Outros carbonetos, como o carboneto de titânio (TiC) ou o carboneto de cromo (CrC), às vezes são usados para melhorar propriedades específicas, como a resistência à corrosão.
2. A fase do aglutinante: a cola metálica
Os grãos duros de carboneto são misturados com um pó metálico, normalmente Cobalto (Co) , mas às vezes Níquel (Ni) ou Ferro (Fe). Este é o fichário —a “cola” que mantém as partículas cerâmicas unidas. Sem ele, o carboneto seria muito frágil e quebraria sob o impacto. O fichário fornece a informação crucial resistência e resistência à fratura.
A relação entre o metal duro duro e o ligante metálico mais macio é controlada com precisão para criar diferentes qualidades de material. Mais aglutinante significa um material mais resistente que resiste melhor ao choque, enquanto menos aglutinante e grãos menores de metal duro produzem um material mais duro e resistente ao desgaste.
Do pó à ferramenta: o processo de sinterização
Como esse pó solto se transforma em um objeto sólido capaz de cortar aço? O processo é chamado sinterização , uma forma de metalurgia do pó.
1. Mistura e prensagem (o estado “verde”)
Primeiro, o Pó composto de carboneto é completamente misturado, muitas vezes com um auxiliar de prensagem orgânico, e depois compactado sob alta pressão na forma desejada. Este objeto pré-sinterizado, denominado “compacto verde”, é frágil e semelhante a giz.
2. Sinterização e Cimentação
O compacto verde é então colocado em um forno de alta temperatura e atmosfera controlada. É aquecido a uma temperatura acima do ponto de fusão do ligante (Cobalto), mas abaixo do ponto de fusão do carboneto (Carbeto de Tungstênio). O aglutinante derrete e flui através da estrutura, dissolvendo e reprecipitando os grãos de metal duro, cimentando-os após o resfriamento. Isto forma um material denso e sólido onde os grãos duros de metal duro são cercados e suportados pelo aglutinante metálico – o material final incrivelmente forte. metal duro or metal duro .
As aplicações indispensáveis dos compósitos de metal duro
O material resultante é caracterizado por uma excelente combinação de alta dureza, alta resistência à compressão e boa tenacidade, tornando-o vital para inúmeros trabalhos industriais:
- Ferramentas de corte: As pastilhas e pontas de corte utilizadas na usinagem de alta velocidade (tornos, fresas) são quase exclusivamente feitas de metal duro. Eles permitem que os fabricantes cortem, modelem e dêem acabamento a metais duros com muito mais rapidez do que as ferramentas de aço tradicionais.
- Mineração e Perfuração: Perfuradoras de rocha, insertos para perfuradoras de túneis e brocas de perfuração de petróleo e gás dependem de pontas de metal duro para suportar a abrasão extrema e o impacto do corte de rocha e terra.
- Peças de desgaste: Em qualquer lugar onde as peças entrem em contato umas com as outras sob alta carga, como rolamentos, vedações, componentes de bombas e bicos, elas são protegidas por metal duro.
- Revestimentos de Superfície: Pós compostos de metal duro também são pulverizados em componentes metálicos (por exemplo, trem de pouso de aeronaves, pás de turbinas) usando técnicas como pulverização de combustível de oxigênio de alta velocidade (HVOF) para criar revestimentos protetores extremamente duros que resistem à erosão e corrosão.
Ao fornecer um material equilibrado que oferece a nitidez de uma cerâmica e a resiliência de um metal, Pó composto de carboneto realmente dá à indústria a vantagem inquebrantável necessária para construir o mundo moderno.
