Desenvolvimento de cermets de matriz NbC ligados ao Ni e Ni-Nb processados via metalurgia do pó - Silva, Cristiano da (2024)
A evolução dos processos de usinagem depende diretamente da melhoria continua de aspectos relacionados as ferramentas de corte, como aplicabilidade, variabilidade, disponibilidade e sobretudo no aprimoramento e/ou sintese de novos materiais para esta finalidade. O metal-duro, composto de carbeto de tungstênio e cobalto (WC-Co) é o material para fabricação de ferramentas de corte mais utilizado nos processos de fabricação por usinagem, devido a suas características e propriedades propícias para esta aplicação. Porém, recentemente entidades da União Europeia classificaram este composto como sendo periculoso, toxicológico e cancerígeno. Acrescenta-se a isto o aumento nos custos da matéria-prima e sua disponibilidade limitada e tem-se um cenário oportuno para mudanças. Diante disto, pesquisas estão sendo realizadas com o intuito de buscar novos materiais que possam substituir este carbeto cementado. O presente trabalho propõe o desenvolvimento de cermets de matriz de carbeto de niábio (NDC) como fase dura, tendo como ligante o niquel ou niquel + niobio em substituição ao tradicional WC-Co. Os cermets foram produzidos através de técnicas convencionais da metalurgia do pó (mistura, compactação, sinterização) em diferentes composições: NbC-10N, NbC-5Ni-5Nb, NbC-6,5Ni-3,5Nb e NbC-8Ni-2Nb (%p.). Os pós foram homogeneizados através de mistura em misturador do tipo "Y" e moldos em moinho Planetário. Após moagem os pós foram compactados uniaxialmente em matriz flutuante à 700 MPa e sinterizados sob vácuo em temperaturas de 1400°C, 1430°C e 1460°C. A caracterização dos pós e dos sinterizados deu-se por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por energia dispersiva (EDS), difratometria de raio-x (DRX), microdureza Vickers e nanoindentação instrumentada. Os cermets foram submetidos também a avaliação tribológica, avaliando-se o coeficiente de atrito e o volume de material removido (VMR) através do ensaio de desgaste em tribâmetro do tipo pino-disco. A moagem de alta energia promoveu a redução no tamanho médio das particulas, resultando em compactados verdes com densidades superiores a 90%. A sinterização a 1430°C par 75 minutos se mostrou eficaz para obtenção de cermets com boa dispersão da matriz de NBC no ligante. A formação da fase intermetálica Ni,Nb no cermet NDC-8Ni-2Nb contribuiu para o aumento da dureza das consolidados, atingindo-se valores na ordem de 1500 HVs. Os resultados dos ensaios tribológicos indicam um baixo coeficiente de atrito (0,6) e um volume de material removido de 0,0123 mm2 para o cermet Nbc-8N-2Nb. O mecanismo de desgaste evidenciado nos cermets NbC-10Ni, NDC-6,5Ni- 3,5Nb e NbC-8N-2Nb foi o desgaste abrasivo.