Caracterização de pós metálicos para a fabricação de aditivos

Os pós metálicos ou os metais em pó são utilizados numa ampla variedade de aplicações, como revestimentos, pigmentos, itens pirotécnicos e baterias. As maiores aplicações, e de crescimento mais rápido, para pós metálicos são os segmentos de metalurgia do pó e de fabricação de aditivos, que estão próximos das tecnologias de fabricação em forma líquida para a produção de peças perto do seu tamanho final e da sua forma com um acabamento mínimo.

Os processos tradicionais de metalurgia do pó, como prensar e sinterizar, têm sido utilizados para produzir componentes metálicos desde os anos 1920, enquanto processos como a prensagem isostática a quente (HIP) e a moldagem por injeção de metal (MIM) têm sido empregados desde os anos 1960 e 70, respectivamente. A fabricação de aditivos é uma tecnologia relativamente nova que permite a fusão local de pós metálicos utilizando laser, feixe de elétrons ou pós adesivos pós-sinterização.

As principais vias para a fabricação de pós metálicos são:

Cominuição de metal sólido
Precipitação de um sal da solução
Decomposição térmica de carbonil metálico (processo carbonil)
Redução do estado sólido do óxido de metal
Eletrodeposição
Atomização de metal fundido

A escolha da rota de fabricação de pó depende do metal ou da liga que está sendo produzido, da aplicação do uso final e das propriedades específicas do pó necessárias para esse processo. Por exemplo, pós metálicos atomizados a gás são utilizados em muitas aplicações de metalurgia de pó, mas algumas frações de tamanho são frequentemente necessárias para fornecer as propriedades necessárias.

Por que a caracterização do material é importante?

A produção consistente de componentes metálicos ou de produtos com as propriedades corretas requer materiais de entrada com características conhecidas e fiáveis. Para pós metálicos, podem incluir características químicas, morfológicas e microestruturais que devem ser medidas utilizando a técnica analítica adequada.

Que características dos pós metálicos são importantes?

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Exploring the Benefits of Real-time Particle Sizing for Metal Powders

A forma e o tamanho das partículas são propriedades fundamentais para a maioria dos processos de pó metálico, uma vez que têm impacto no fluxo de pó, na embalagem de pó, na porosidade, na reatividade e até na saúde e segurança. Essas propriedades precisam ser otimizadas para o processo final específico, seja por pulverização, espalhamento, prensagem ou sinterização. A química também é fundamental, especialmente para a metalurgia do pó e a fabricação de aditivos, em que o pó deve estar em conformidade com a composição da liga do material especificado e o grau precisa ser cuidadosamente selecionado para controlar os elementos intersticiais presentes.

A estrutura cristalográfica também é importante, pois pode afetar as propriedades mecânicas e químicas dos pós metálicos e dos componentes fabricados. É frequentemente necessário projetar pós para que tenham uma determinada composição da fase e tamanho e textura do grão para a aplicação de interesse.

As propriedades reológicas também se tornam importantes para processos como moldagem por injeção de metal, nos quais o material de alimentação é uma dispersão de pó metálico em uma matriz de polímero/cera, ou tintas de impressão contendo pigmentos metálicos dispersos. Essas propriedades são influenciadas pelas características das partículas, incluindo o a forma, a concentração e o tamanho das partículas.

Que soluções de análise de pós metálicos a Malvern Panalytical oferece?

As nossas soluções-chave para a caracterização de partículas são o Mastersizer e o Morphologi 4, que são instrumentos de bancada altamente automatizados. O Mastersizer 3000 utiliza difração laser para medir a distribuição do tamanho das partículas, e essa técnica também pode ser utilizada on-line utilizando o Insitec. O Morphologi 4 é um sistema automatizado de formação de imagens que usa uma câmera digital para capturar imagens 2D de alta qualidade de partículas dispersas e fornece informações específicas sobre tamanho e forma de partículas. Para nanopartículas metálicas e dispersões, a nossa linha Zetasizer pode ser uma solução mais adequada. Ela utiliza dispersão de luz dinâmica e dispersão de luz eletroforética para medir o tamanho das partículas e o potencial Zeta, respectivamente.

Para análise elementar, empregamos a fluorescência de raios X (FRX), disponível nas variantes de chão (Zetium) e bancada (Epsilon), dependendo dos requisitos da aplicação. Também fornecemos várias soluções de preparação da amostra para XRF, ICP e AA pelo nosso portfólio Claisse. Para estudos estruturais e cristalográficos, a difração de raios X (DRX) é nossa principal solução, e também está disponível em sistemas de chão (Empyrean) e bancada (Aeris).