Ciência dos materiais cerâmicos
O termo cerâmica refere-se a uma variedade de materiais inorgânicos não metálicos. As cerâmicas usadas na indústria são chamadas de cerâmicas de alto desempenho ou cerâmicas técnicas. Graças a processos de fabricação especiais e avançados, as cerâmicas de alto desempenho são usadas em muitos setores da engenharia mecânica. As vantagens do material e suas possíveis áreas de aplicação estão descritas abaixo.
Mais informações sobre cerâmica
- Resistente à corrosão
- Força extrema
- Elevada resistência térmica
- Alta resistência ao desgaste
- Formas diferentes
Visão geral
Definição de cerâmica avançada
As cerâmicas são compostos de elementos metálicos e não metálicos. A palavra keramos, que vem do grego, significa barro de oleiro. A cerâmica se refere tanto ao material quanto ao produto feito com ele.
As cerâmicas de alto desempenho, também conhecidas como cerâmicas técnicas, diferem das cerâmicas convencionais em seu processamento preciso. O segredo está na microestrutura. Um determinado tamanho de grão, que deve estar dentro de uma faixa de tolerância definida devido à sua pureza e granulação, é decisivo para as propriedades positivas.
Um pó cerâmico produzido sinteticamente tem esses altos requisitos de pureza química e homogeneidade, que as matérias-primas de ocorrência natural não podem oferecer. A variedade resultante de cerâmicas de alto desempenho é usada na engenharia mecânica.
Propriedades da cerâmica
- Resistente à corrosão
- Resistência química
- Sem condutibilidade térmica
- Não magnético
- Baixa condutividade elétrica (modificável)
- Formabilidade dúctil
- Extrema resistência e estabilidade dimensional
- Alta resistência ao desgaste
- Resistência a altas temperaturas
Alta resistência ao desgaste e dureza
Em comparação com outros grupos de materiais, as cerâmicas são excepcionalmente duras. Entretanto, há diferenças dependendo da estrutura e do tipo de material. O teste de dureza é realizado de acordo com Vickers (HV). Ao contrário dos materiais metálicos, os materiais cerâmicos não sofrem deformação plástica em temperatura ambiente. No entanto, o corpo de prova cria uma impressão mensurável, que é acompanhada por fortes rachaduras radiais e laterais.
A cerâmica Si3N4 que usamos tem uma dureza Vickers de até 1.700 HV 10. Em comparação, o aço temperado para rolamento 100Cr6 comum tem cerca de 700 HV 10.
Elevada resistência térmica
- Como a cerâmica mantém sua resistência e rigidez mesmo em altas temperaturas, são possíveis aplicações em altas temperaturas.
- A condutibilidade térmica de um material depende de sua porosidade e granulação. As pequenas lacunas e o fato de o ar ser um mau condutor de calor resultam na propriedade favorável de baixa condutibilidade térmica para a cerâmica.
- A temperatura máxima de aplicação depende do processo de fabricação.
Visão geral das cerâmicas de alto desempenho
| Visão geral | Exemplo de produto |
|---|---|
| CERAZUR | Pino de posicionamento em cerâmica semelhante à norma DIN 6321 |
| Z141 | Pinos cilíndricos de cerâmica semelhantes aos da norma DIN 6325 |
| Si3N4 |
Aplicações para cerâmicas de alto desempenho
Em muitas áreas em que metais e plásticos causam problemas no processo, são usadas cerâmicas de alto desempenho. As vantagens e as propriedades positivas do material estão constantemente criando novas áreas de aplicação e um mercado de vendas crescente.
Indústria química, alimentícia e farmacêutica
Os requisitos especiais desse setor exigem o uso de materiais especiais, como cerâmicas de alto desempenho. Certas propriedades, como a resistência a ácidos e soluções alcalinas, bem como a substâncias abrasivas, permitem que a cerâmica seja usada em muitos filtros, revestimentos, gaxetas de torres, conexões e válvulas. A alta resistência à corrosão e as baixas reações com outras substâncias excluem reações químicas indesejáveis com a peça de trabalho. Isso evita danos ao produto final. Especialmente na indústria alimentícia, certas cerâmicas atendem aos padrões de higiene. Um exemplo de produto são os pinos de apoio de cerâmica
Indústria de eletrônicos
Devido aos requisitos especiais na produção, o setor de eletrônicos também exige materiais especiais. Componentes sensíveis e complexos a serem usinados e altas taxas de ciclo são requisitos que exigem o uso de cerâmica.
O plástico usado com frequência não é nem de longe tão resistente ao desgaste quanto a cerâmica. Outro requisito do setor de eletrônicos é a neutralidade elétrica e eletromagnética dos materiais usados. Para uso em aplicações de alta frequência, baixa frequência e indução, uma das muitas cerâmicas de alto desempenho também pode ser usada aqui.
Setor automotivo
A utilização de alta capacidade da automação e a prevenção de tempo de inatividade são características das linhas de produção atuais do setor automotivo. O desafio técnico que precisa ser superado aqui é maximizar a vida útil ou o tempo de operação contínua. As propriedades positivas da cerâmica de alto desempenho, como força extrema, alta resistência à abrasão, à corrosão e à temperatura, estendem a confiabilidade e a qualidade do processo. O baixo desgaste aumenta o tempo de operação contínua e reduz os intervalos entre as trocas de componentes.
Os pinos de posicionamento de cerâmica são usados aqui como exemplo. Em dispositivos com intervalos de troca e taxas de ciclo muito altos, os pinos de posicionamento compensam o desgaste muito alto. Assim, o tempo de operação contínua pode ser estendido muitas vezes.