C A PAC I TAÇ ÃO T E C N O LÓ G I C A
TAMANHO DE PARTÍCULAS – Nota de Aplicação
Deteção de partículas sobredimensionadas em pós cerâmicos usando granulometria por difração laser
Paralab e Malvern Panalytical
Introdução A produção de componentes cerâmicos modernos geralmente envolve dois estágios de processamento. Primeiro, o pó cerâmico é disperso num líquido e compactado para formar o corpo verde. O corpo verde é então aquecido até um pouco abaixo do ponto de fusão do material cerâmico. Nesta temperatura ocorre a sinterização, fazendo com que as partículas no corpo verde se liguem (figura 1). Este processo cria um componente mecanicamente forte. A produção de componentes cerâmicos robustos é altamente dependente das propriedades físicas do pó cerâmico e de como este se dispersa durante a formação do corpo verde. Um dos parâmetros de controlo de qualidade mais importantes é a distribuição do tamanho de partícula do pó cerâmico. O tamanho da partícula pode ajudar a definir o tempo e a temperatura necessários para atingir a densidade total durante a sinterização, com partículas mais finas exigindo tempos de sinterização mais curtos devido à sua maior área de superfície. Também é conhe-
cida a existência de uma relação direta entre o tamanho da partícula e o tamanho do poro observado no corpo verde antes da sinterização. As partículas grandes tendem a empacotar de forma ineficiente, levando à formação de grandes poros que persistem durante a sinterização, aumentando a probabilidade de falha do componente. A formação de poros pode ser controlada, no entanto, usando pós com tamanhos de partícula menores ou usando distribuições de tamanho polidispersas onde as partículas finas dentro do pó preenchem os vazios entre as partículas maiores. Por fim, deve-se evitar a presença de grandes aglomerados, porque podem levar à formação de defeitos durante a sinterização, pois os grãos aglomerados tendem a crescer mais rapidamente do que as partículas bem dispersas. Novamente, isso reduz a resistência do componente cerâmico. Uma análise de tamanho de partícula confiável é, portanto, um requisito importante como parte do desenvolvimento de componentes cerâmicos e controlo de processo.
Medição das distribuições de tamanho de pós cerâmicos Muitas técnicas diferentes têm sido usadas para verificar a distribuição de tamanho de partícula de pós cerâmicos. Destes, a técnica de difração a laser, como a utilizada no Mastersizer, oferece vantagens únicas devido à sua facilidade de uso e rápido tempo de análise. A gama dinâmica coberta pelo Mastersizer é extremamente ampla, permitindo que partículas bem dispersas e aglomerados sejam facilmente detetadas numa única medição. Figura 1 - Alterações na microestrutura observadas durante a sinterização. A micrografia à esquerda mostra as partículas dispersas dentro do corpo verde. À direita, é mostrada a estrutura após a sinterização para o mesmo material. Aqui, os grãos cresceram para formar uma rede interligada.
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A difração de laser é uma técnica baseada em volume, isto é, reporta o volume de partículas que têm um determinado tamanho. Isso tor-
