63ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada

DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE LIGAS TERNÁRIAS DE COBRE-NÍQUEL-ALUMÍNIO, OBTIDAS POR METALURGIA DO PÓ, VISANDO ALTO DESEMPENHO MECÂNICO E ELÉTRICO

Claudia Rodrigues da Silveira 1 Waldemar Alfredo Monteiro 2

1. UPM - Centro de Ciências e Humanidades (IC) 2. Prof. Dr. - Centro de Ciências e Humanidades (Orientador)

INTRODUÇÃO:

Diversos tipos de produtos baseados em ligas de cobre podem ser processados por metalurgia do pó: materiais porosos, filtros, equipamentos de fricção elétrica, contatos elétricos e partes estruturais. O principal objetivo é obtenção de ligas metálicas com alta resistência mecânica e alta condutividade elétrica depois de adequada mistura, sinterização e tratamentos térmicos (processamento por metalurgia do pó) seguido de caracterização microestrutural, elétrica e mecânica de ligas Cu-y%Ni-x% Al (x e y têm valores variáveis em peso). Elementos de liga adicionados ao cobre aprimoram sua resistência mecânica, ductilidade e estabilidade térmica, sem causar danos consideráveis em sua forma, condutividade térmica / elétrica e resistência à corrosão, características típicas do cobre puro. As principais vantagens são: possível formação de finas estruturas de grãos homogêneos; confecção de formatos complicados com tolerâncias restritas e seguras; produção de peças com superior acabamento de superfície. A contribuição da produção de peças metálicas por metalurgia do pó é aumentada em razão dos benefícios oriundos dos processos industriais de sinterização.

METODOLOGIA:

Produção de componentes: pós misturados são inicialmente compactados sob alta pressão e tem aspecto geométrico do componente pronto, mas não resistente mecanicamente. Para desenvolver propriedades mecânicas e físicas do material, ligação metalúrgica deve ocorrer via sinterização à alta temperatura em um forno adequado. Para evitar oxidação que impediria esta ligação entre partículas é conduzida em uma atmosfera protetora ou sob vácuo adequado. A ligação aumentará a densidade; assim mesmo as peças compactadas e sinterizadas geralmente conterão porosidade residual dependendo das condições iniciais. Lixamento (SiC) com seqüência granulométrica: 400, 600, 800, 1000 e 1200; Polimento especial (pastas de diamante ou alumina). Medidas de dureza em amostras sinterizadas e homogeneizadas embutidas a frio; Microscopia óptica: microestrutura de amostras após ataque químico (cloreto férrico); As amostras polidas foram medidas em equipamento de dureza Vickers (HXD 1000TM – PANTEC, carga de 0,1kg); Amostras especiais para estudos por condutividade elétrica foram medidas utilizando Miliohmimetro Agilent 4338B.

RESULTADOS:

No presente trabalho os valores de resistência mecânica (400 MPa) e condutividade elétrica (35% IACS) indicam uma boa aplicação para utilizar estas ligas por processamento de metalurgia do em pó em vez de metalurgia convencional. Quanto aos aspectos microestruturais das ligas de Cu-Ni-Al observa-se a presença de grãos uniformes, mas também apresentando porosidade ainda inadequada bem como segundas fases. Novos tratamentos de homogeneização serão necessários para superar estes aspectos observados por microscopia óptica, por esta razão este trabalho está tendo continuidade onde se dará importância na escolha adequada de tratamentos térmicos específicos que procurarão melhorar a condutividade elétrica em razão da possível precipitação de segundas fases nessas ligas. Tais tratamentos termomecânicos criarão refinamento dos precipitados (segunda fase) e estrutura de grão mais fina mais adequados e redistribuição homogênea do níquel e do alumínio na matriz de cobre. A complementação de investigações nos processos de mistura, compactação, sinterização e homogeneização com conseqüentes análises por técnicas além da microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura alem de microanálise elementar (EDS).

CONCLUSÃO:

As etapas de processamento nas ligas ternárias a base de cobre-níquel realizadas até agora corroboram convenientes valores de resistência mecânica de até 420 MPa e condutividade elétrica de até 40% IACS e que indicam um bom emprego com aplicabilidade dessas ligas utilizando-se processamento por metalurgia do pó em vez de metalurgia convencional (fundição). A possibilidade de “construir” estruturas homogêneas de grãos finos, a habilidade de se produzir peças com acabamento superficial superior e a habilidade de conformar formatos complexos com tolerâncias dimensionais seguras induzem essa aplicação metalúrgica.

Palavras-chave: ligas de cobre-niquel-aluminio, condutividade elétrica, dureza Vickers.