Sinterização FLASH como tecnologia alternativa de sinterização do grés porcelânico - Figueiredo, Luis Filipe Santos (2021)
Este trabalho foi realizado no âmbito do estágio curricular, resultado da parceria entre a empresa Revigrés – Indústria de Revestimentos de Grés, Lda. e o Departamento de Engenharia de Materiais e Cerâmica (DEMaC). Este estágio teve como objetivos principais a familiarização com o processo produtivo da empresa e o desenvolvimento da técnica de sinterização FLASH em grés porcelânico. A sinterização FLASH é uma técnica inovadora, capaz de reduzir o tempo de sinterização de horas para alguns segundos, assim como diminuir significativamente a temperatura de operação. Na sinterização FLASH é combinado um campo e corrente elétrica com temperatura (temperatura de sinterização FLASH, TF < temperatura convencional de sinterização) para densificar um pó cerâmico em alguns segundos. Neste trabalho foi estudada a possibilidade de realizar sinterização FLASH numa composição de grés porcelânico, através da aplicação de campo e corrente elétrica direta (CD). Os pós usados foram inicialmente caracterizados ao nível estrutural, morfológico, do comportamento térmico e da compactação. Para avaliar a aplicabilidade da técnica de sinterização FLASH ao grés, foram conduzidos estudos de condutividade elétrica em compactos de pó, utilizando 350 ou 500 V/cm e um limite de corrente de 2 mA/mm2. O presente estudo revelou que a aplicação de campo e corrente elétrica CD ao grés porcelânico induz a formação de uma fase vitrificada abundante que se concentra, essencialmente, no ânodo (polo positivo da aplicação do campo elétrico) e uma densificação reduzida e não-uniforme ao longo da amostra. Foram desenhadas diversas estratégias com a finalidade de eliminar a formação de fase líquida em excesso e de aumentar a densificação uniforme da amostra. Estudaram-se, para isso, diversas variáveis do pó e de processamento, tais como a alteração da composição pó, calcinação antes do FLASH a diferentes temperaturas e patamar isotérmico durante o aquecimento, antes da aplicação do campo elétrico. Verificou-se que a variável mais eficaz foi a modificação da composição, tendo-se obtido os melhores resultados para uma amostra com ausência total de feldspatos. A amostra sem fundentes apresentou uma densificação mais elevada e mais uniforme, com um valor médio de densificação de ~89% e menor formação de fase líquida. Ao longo do estágio curricular foi realizado um estudo energético simplificado e considerando a possível alteração ou adaptação do forno convencional para um forno de sinterização FLASH que resultou em poupanças teóricas de ~53% do consumo energético e aumentos de produção de ~25%