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Capítulo 17 - Sinterização

Tópico 17.1. Introdução

A sinterização (1) é o método mais antigo para a fabricacão de cerâmicas, especialmente de tijolos, telhas, pisos, azulejos e utensílios. A sinterização de pós é também largamente aplicada na produção de refratários (2), polímeros, metais e de alguns tipos de materiais compósitos (3). A sinterização de polímeros é técnica amplamente utilizada em vários ramos industriais, como a indústria automobilística, eletro-eletrônica,etc. São exemplos de compósitos obtidos por processo de sinterização, as ferramentas de carbonetos (ou carbetos), peças e componentes de fibra de vidro, compósitos metal-cerâmicos resistentes ao calor (refratários), materiais abrasivos, etc.
Entre os metais cuja principal rota de obtenção é a sinterização estão os metais de alto ponto de fusão, como o tungstênio (W), tântalo (Ta), rnolibdênio (Mo), nióbio (Nb) (4). A sinterização é também a principal e quase exclusiva rota de obtenção de peças cerâmicas especiais (5).
A sinterização é um fenômeno de caráter universal. Ela ocorre, por exemplo, quando partículas de no máximo poucas centenas de micrometros () de diâmetro encontram-se em estreito contato e a temperatura do ambiente é suficientemente alta para produzir a união por coalescência, isto é, pela fusão de superfícies adjacentes.
Muitas vezes as partículas em contato podem ser até milimétricas. Mas se a temperatura do ambiente ultrapassar o ponto de fusão de algumas partículas, ocorrerá a sinterização pela formação de uma fase líquida.
Em ambas as situações para que a sinterização ocorra é necessário que o sistema de partículas esteja o mais empacotado possível e que os vazios existentes entre elas sejam também, no máximo, micrométricos.

Figura 17.a- Sinterização de esferas de vidro. Microesferas de vidro de ~1mm de diâmetro e bolas de gude (~10mm) foram aquecidas ao mesmo tempo, dentro do mesmo forno, à temperatura de 750 C durante 1 hora. As microesferas sinterizam e apresentam formação do pescoço característico do processo de sinterização. As bolas de gude não apresentam formação do pescoço devido ao tamanho das esferas, pois quanto maior a esfera, menor é a relação área/volume da partícula e menor é a tendência à sinterização.
Notas:
(1) Sinter é palavra de origem alemã ("cinder") e se refere a um tipo de mineral poroso. Existem dois tipos do mineral: um rico em sílica e outro em calcáreo.
(2) Os tijolos refratários para a indústria siderúrgica, de vidros, de metais não-ferrosos, etc, são moldados e sinterizados (queimados) ou não ("à verde", como dizem os ceramistas). Os concretos e argamassas refratárias são também moldados à verde e sinterizam durante o uso.
(3) Materiais que são produzidos pela combinação de vários materiais ou de materiais em diferentes formas(fibras, placas, pós, etc). Os compósitos são um campo específico de estudo da Ciência dos Materiais. O compósito mais difundido é o concreto armado com uma matriz feita de um gel rígido composto de cimento, areia e brita para resistir a esforços de tração, e malhas de aço para resistir aos esforços de tração, flexão e cisalhamento.
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(5) Cerâmicas especiais se diferenciam das tradicionais porque, em sua maioria, foram e são desenvolvidas para aplicações industriais, como o nitreto de silício () com aplicações que exigem altas temperaturas e resistência mecânica, como em paletas de turbinas; as cerâmicas de alumina () e zircônia () possuem também inúmeras utilizações especiais, como peças para velas de ignição () e injeção eletrônica de automóveis () .