Sinterização alternativa de cerâmicos por flash: um caso de estudo em alumina e estruturas de alumina - Gomes, Isabel Maria Costa (2023)
A problemática da sustentabilidade está atualmente na agenda de qualquer organização, incluindo, na indústria. O desenvolvimento de processos que reduzam as emissões de CO2, ou seja, que levem à descarbonização, e a redução do desperdício são objetivos globais. Um exemplo de sector industrial com interesse e potencial para a descarbonização é a produção de cerâmica. No processo de fabrico de uma peça cerâmica, aproximadamente 60% do consumo energética está associada às etapas de secagem e cozedura das peças. Este é precisamente o caso da porcelana. Assim sendo, o desenvolvimento de técnicas de cozedura (ou sinterização) alternativas e mais sustentáveis, apesar de muito desafiante, é imperativo. A sinterização por FLASH, surge como alternativa ao processo convencional de cozedura, e é uma técnica que possibilita a redução de tempos e temperaturas de sinterização. Esta redução é possível devido ao efeito combinado de um campo elétrico e de uma corrente elétrica diretamente aplicados nos materiais a densificar. A aplicação de uma corrente a um material cerâmico, gera calor por efeito de Joule, o que, associado a um movimento acelerado de espécies condutoras, leva à densificação das peças em poucos segundos. Neste trabalho, estuda-se a sinterização por FLASH de alumina. A alumina é um cerâmico técnico bastante utilizado, sendo as elevadas temperaturas de cozedura entraves à sua produção sustentável. A aplicação da tecnologia de FLASH a um cerâmico como a alumina apresenta diversos desafios, sendo o primeiro o elevado caracter resistivo deste material. Assim sendo, neste trabalho estuda-se a aplicabilidade da sinterização por FLASH em diferentes compósitos de alumina com um elemento condutor responsável pela passagem de corrente elétrica no compacto. Para tal, testaram-se diferentes variáveis como o material condutor a utilizar, o método de mistura, atmosferas de sinterização e o campo elétrico inicial aplicado. Verificou-se que a intensidade do campo elétrico inicialmente aplicado tem um forte impacto na densidade final dos cerâmicos. De notar que, pela primeira vez, foi possível sinterizar alumina à temperatura ambiente, recorrendo a um campo elétrico inicial de 80 V/cm, uma densidade de corrente de 50 mA/mm2 por um período de 25min, obtendo-se uma densificação final de 85%. Atmosferas de árgon e ar, demonstraram um papel crucial no FLASH, bem como na liberação da grafite da amostra final de alumina.