Estudo da substituição do cobalto pela liga Invar no metal duro com base em carbeto de tungstênio - Silva, Erijanio Nonato da (2020)
O cobalto é o ligante mais amplamente utilizado em metais duros à base de carbeto de tungstênio (WC) devido suas propriedades, principalmente a molhabilidade. Todavia, esse metal pode causar problemas de toxidade, e, além disso possui alto custo de produção. Além do cobalto, o ferro e o níquel já são amplamente empregados em metais duros como ligantes. Diante disso, essa pesquisa visa analisar a liga Invar (Fe-36%Ni) como um ligante alternativo no WC via técnica de sinterização por corrente pulsada (“Spark Plasma Sintering – SPS”). As amostras foram sinterizadas com patamares isotérmicos de 1100, 1200 e 1300 ºC. Amostras WC-Co foram sinterizadas com patamar de 1200 ºC para comparação. Os resultados mostram que a microestrutura apresenta uma boa distribuição de WC e diminuição da porosidade com o aumento de temperatura de patamar isotérmico. Além disso, a fase η não foi encontrada nas amostras WC-Invar e WC-Co. A análise pontual de EDS revelou regiões de dissolução de elementos tanto no WC-Invar quanto para o WC-Co. Os ensaios de dilatometria mostraram que o WC-Invar apresentou coeficiente de expansão térmica de 6,01 x10-6 °C-1 , enquanto que o WC-Co apresentou 6,23 x10-6 °C-1 . A mais alta densificação alcançada no WC-Invar é de 98,9 %. O aumento do patamar isotérmico proporcionou o aumento da densificação, dureza, resistência à compressão diametral e módulo de elasticidade. O WC-Invar sinterizado a 1100 °C apresentou dureza de 1777 HV, superando metais duros WC-Co encontrados na literatura, e tenacidade à fratura de 15,6 MPa m1/2 . O WC-Invar sinterizado a 1300 °C apresentou a mais alta resistência a compressão diametral, 376 MPa, maior módulo de elasticidade, 990 GPa, e maior dureza, 1992 HV. Diante desses resultados, a liga Invar, produzida nessa pesquisa, proporcionou no metal duro WC-Invar em comparação com WC-Co desta pesquisa boas características microestruturais, baixa dilatação térmica, alta dureza combinada com tenacidade à fratura e mais alta resistência compressiva.