Moldagem por injeção de pós precursores vitrocerâmicos do sistema LZSA

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais.Este trabalho visa ao estudo da viabilidade de obtenção de peças vitrocerâmicas via moldagem de pós por injeção (MPI). Este processo se caracteriza pela forte interação e dependência entre as suas principais etapas: mistura, moldagem, remoção do ligante e sinterização. Para o desenvolvimento do trabalho - orientado à expansão das fronteiras da tecnologia de injeção - foram utilizados resultados de experiências anteriores com materiais cerâmicos para formular ligantes e otimizar o seu processo de extração. Quanto ao tipo de pó empregado, foi selecionado para o presente estudo uma composição vitrocerâmica pertencente ao sistema LZSA (LiO2-ZrO2-SiO2-Al2O3), fazendo com que especial atenção fosse destinada à etapa de sinterização, já que os processos de sinterização e devitrificação podem ocorrer simultaneamente. O comportamento das formulações vitrocerâmicas contendo compostos orgânicos na forma de ligantes foi investigado mediante medidas reológicas, térmicas, morfológicas e mecânicas. Ensaios reológicos demonstraram que os requisitos de injetabilidade são atendidos para um volume de pó vítreo (precursor) de, no máximo, 55%. A remoção do ligante foi realizada por duas vias: a química e a térmica, sendo a primeira realizada em solvente hexano e a segunda a uma temperatura de 400oC, valor estimado a partir de análise termogravimétrica. Na etapa de sinterização foram utilizadas cinco temperaturas (650, 700, 750, 800 e 850oC) e quatro tempos (15, 30, 60 e 120 min), gerando um total de vinte condições de tratamento térmico para o material injetado. As temperaturas empregadas na sinterização estão baseadas no histórico térmico do pó vítreo e em dados de retração linear do material compactado uniaxialmente. O material tratado termicamente na condição 700oC/30min apresentou a maior densidade relativa (97,2%) em relação às outras condições e por conseqüência a menor porosidade, estas por sua vez foram determinantes em conferir um maior módulo de resistência à flexão a esta condição. Pôde-se também relacionar o aumento nos valores de porosidade e resistência ao desgaste por abrasão a quantidade e ao tipo de fases cristalinas presentes nas amostras. Para a maioria das amostras, favorecidas em sua cristalização, encontraram-se valores de resistência à flexão dentro de uma faixa de valores reportados na literatura para sistemas geradores das mesmas fases cristalinas. A concomitância nos processos de cristalização e densificação tem seus efeitos visíveis mediante análise dos resultados de densidade relativa e porosidade, na qual a relação tempo-temperatura exerce grande influência na obtenção de um corpo com baixa porosidade e propriedades mecânicas otimizadas