Metalurgia do Pó: Processo de Sinterização

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Sinterização 
 
 
 
 
 
 
 
Metalurgia do pó ou sinterização 
 
A metalurgia do pó é a técnica metalúrgica que consiste em transformar pós de metais, 
óxidos metálicos, carbonetos ou mesmo substâncias não-metálicas em peças com 
resistência adequada à finalidade a que se destinam sem recorrer à fusão, 
empregando-se pressão e calor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Processo de sinterização 
 
 
Processo de sinterização 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Fabricação dos pós 
 
Para obter pós metálicos existem vários processos. O mais comum consiste em se 
injetar ar comprimido ou água sobre o metal líquido. 
 
 
Obtenção de pós metálicos por meio de pulverização 
 
Esse pó passa por um tratamento de secagem e um recozimento para desoxidação. 
De acordo com as propriedades exigidas na peça, são misturados vários tipos de pós 
com a adição de lubrificantes para facilitar a compactação. 
 
 
Compactação 
 
É uma operação básica do 
processo de sinterização. O pó é 
colocado em matrizes que estão 
montadas em prensas de 
compressão, onde é comprimido a 
pressões determinadas em função 
de sua composição e das 
características finais que se 
desejam nas peças sinterizadas 
 
 
 
Operação de compactação 
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As pressões de compactação exigidas na metalurgia do pó variam em função dos 
materiais (tabela abaixo), das características finais desejadas das peças sinterizadas e 
da quantidade e qualidade do lubrificante adicionado à mistura para facilitar a 
compactação. 
 
Materiais 
Pressão 
KN/cm2 
Peças de latão 4,0 a 7,0 
Buchas autolubrificantes de bronze 2,0 a 3,0 
Escovas coletoras 
Cu – grafite 
3,5 a 4,5 
Metal duro 1,0 a 5,0 
Peças de aço 
baixa densidade 
média densidade 
alta densidade 
 
3,0 a 5,0 
5,0 a 6,0 
6,0 a 10,0 
 
Peças que devem ter alta densidade, elevada dureza e resistência a tração são 
compactadas a quente, é o caso por exemplo do metal duro. 
 
 
Sinterização 
 
Consiste no aquecimento das peças comprimidas a temperaturas específicas. 
 
A temperatura de sinterização de pós de uma só substância é de 60 a 80% da sua 
temperatura de fusão, e em caso de pós de várias substâncias essa temperatura é 
ligeiramente superior à temperatura de fusão da substância de menor ponto de fusão. 
 
A temperatura de sinterização de alguns materiais está indicada na tabela seguinte. 
 
Temperatura de sinterização de alguns materiais 
Materiais 0C 
Bronze fosforoso 600 a 800 
Ferro e aço 1 000 a 1 300 
Metal duro 1 400 a 1 600 
 
A sinterização é feita em forno com gás protetor ou a vácuo para evitar a oxidação. O 
tempo é de 30 a 150 minutos. 
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Em peças em que se deseja uma alta densidade e melhores propriedades de 
resistência, volta-se a prensar e a sinterizar (duplo prensado e sinterizado). 
 
Princípio da sinterização 
As partículas só têm contato em poucos pontos; por isso, o efeito da coesão é muito 
baixo. Através de uma alta pressão (40-80kN/cm2) a secção de contato aumenta, ou 
seja, a força de coesão também aumenta. 
 
Durante o aquecimento ocorre um fluxo plástico (temperatura próxima à fase líquida). 
 
Nos contornos dos grãos os átomos são deslocados e formam novos grãos. Os novos 
grãos diminuem os poros e formam uma nova estrutura com grande densidade. 
 
 
Efeitos da sinterização – esferas de cobre 
a 1020ºC (ampliação 300X). 
 
Calibragem 
Após a sinterização, prensam-se as peças em uma ferramenta (matriz) para melhorar a 
precisão dimensional e a qualidade superficial. 
 
Acabamento final 
As peças sinterizadas podem sofrer operações de usinagem, tratamentos térmicos e 
tratamentos superficiais. 
 Tratamentos térmicos 
Para melhorar a resistência a tração e a dureza de aços sinterizados pode-se 
recorrer a tratamentos térmicos como a têmpera, cementação ou carbonitretação. 
 Tratamentos superficiais 
Para melhorar a resistência a desgaste e a corrosão empregam-se tratamentos 
superficiais como a oxidação (tratamento com vapor de água), cromeação, 
fosfatação, etc. 
 
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Normalização 
A normalização dos materiais sinterizados é feita em função da porosidade. 
 
Designação 
 
 
 
Classe de 
material 
Volume 
de material 
em % 
Porosidade 
em % 
Aplicação 
 
AF < 73 > 27 Filtros 
A 75 25 Mancais 
B 80 20 
Mancais 
Peças de perfis 
C 85 15 Peças de perfis 
D 90 10 Peças de perfis 
 
Numeração Material 
00 Ferro sinterizado 
10 Aço 
20 Aço com cobre 
30 Aço/Cu/Ni 
50 Cu Sn 
54 Cu Ni Zn 
 
Exemplos: 
 
Sint AF 50 
Bronze 
Porosidade – 27% 
Volume de material – 73% 
Para filtros 
Sint D 10 
Aço sinterizado 
Porosidade – 10% 
Volume de material – 90% 
Para peças de perfis 
 
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Aplicações de materiais sinterizados 
 
Filtros 
Materiais sinterizados com grande volume de poros, como por exemplo aço cromo – 
níquel (Sint A41) ou bronze sinterizado (Sint A50), são utilizados para filtros de gases e 
líquidos. 
 
Buchas 
Buchas de bronze sinterizadas podem absorver até 30% de seu próprio volume de 
óleo que ao ser aquecido sai dos poros lubrificando as superfícies de contato (figura a 
seguir). Buchas sinterizadas de bronze com grafite ou bissulfeto de molibdênio não 
necessitam de lubrificante líquido. Com o deslizamento sobre pressão, forma-se na 
superfície de contato uma película com baixo coeficiente de atrito que tem a função do 
lubrificante líquido. 
 
 
 
Escovas coletoras 
O emprego de sinterizados de grafite com cobre na fabricação de escovas coletoras 
oferece vantagens sobre o grafite já que possui maior condutividade elétrica. 
 
 
Escovas coletoras 
 
 
 
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Peças de precisão 
Os materiais sinterizados podem, ainda, ser utilizados na confecção de engrenagens e 
peças de formas complexas de automóveis e eletrodomésticos. 
 
 
Peças sinterizadas 
 
 
Ferramentas de metal duro 
 
Ferramentas de corte, matrizes para compactação e componentes de instrumentos de 
precisão podem ser fabricados de metal duro. 
 
O metal duro é composto de carbonetos de tungstênio, de titânio e de tântalo, mais 
cobalto, que atua como elemento de liga. Esses elementos são submetidos a altas 
temperatura e pressão no processo de sinterização. 
 
A ferramenta sinterizada de metal duro possui excelente rendimento na usinagem a 
alta velocidade de corte, mantém o corte a elevadas temperaturas e tem maior vida útil 
que as ferramentas de aços rápidos. 
 
 
Durezas dos materiais para ferramentas 
 
 
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Ferramentas cerâmicas 
Os materiais cerâmicos, tais como, A  2O3, SiO2, unidos com metais como Co, Cr, Fe 
são sinterizados para produzir ferramentas de corte (ferramentas cerâmicas). 
Materiais cerâmicos e metálicos não podem ser ligados, só sinterizados, chamam-se 
também cermets, ou seja, cerâmica + metais. 
 
Depois de sinterizadas, as pastilhas de corte têm as propriedades dos materiais brutos, 
tais como: a dureza de A  2O3 e a resistência à tração do Cr. Os pós dos metais 
servem como aglutinantes. Exemplo: Co. 
 
A velocidade de corte desse material é mais elevada do que as indicadas para o metal 
duro. As pastilhas são de baixo custo e não são retificadas após o uso.