Desenvolvimento de ferramentas de corte e conformação mecânica a partir de carbonetos de nióbio

• Processo: 18/00935-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2021
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Processos de Fabricação
• Pesquisador responsável: Eduardo Cannizza
• Beneficiário: Eduardo Cannizza
• Empresa: Brats Indústria e Comércio de Produtos Metálicos Especiais Ltda. - ME
• CNAE: Metalurgia dos metais não-ferrosos e suas ligas não especificados anteriormente
• Município: Cajamar
• Pesquisadores principais: Laerte José Fernandes
• Pesquisadores associados: Humberto Naoyuki Yoshimura ; João Pedro Valls Tosetti ; Marcos Flavio de Campos ; Suzilene Real Janasi
• Bolsa(s) vinculada(s): 19/18260-5 - Desenvolvimento de ferramentas de corte e conformação mecânica a partir de NbC, BP.PIPE
• Assunto(s): Ferramentas de corte Metalurgia do pó
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Carboneto de Nióbio | Ferramentas de Conformação | Ferramentas de corte | metal duro | Metalurgia do pó | Redução de Óxido de Nióbio | Metalurgia do Pó

Resumo

Como vem sendo apresentado nesta proposta de projeto, este se refere ao desenvolvimento de ferramentas de corte e de conformação mecânica, utilizando-se como material base o Carboneto de Nióbio (NbC), em substituição ao Carboneto de Tungstênio (WC). O tungstênio é considerado, hoje, uma matéria prima estratégica, apresentando risco para a cadeia produtiva de vários componentes, devido a dependência de fornecimento deste material e das políticas de exportação da China, onde 60% das reservas estão localizadas. Por outro lado, as propriedades químicas, físicas, mecânicas e tribológicas do NbC, coloca-o como alternativa ao WC, na fabricação de ferramentas de corte e de conformação mecânica. O nióbio economicamente explorável encontra-se quase na sua totalidade no Brasil (aproximadamente 90%), onde suas reservas são superiores às de tungstênio. Além de alto potencial técnico e econômico, o Óxido de Nióbio (Nb2O5), matéria prima para a produção do NbC, não é classificado como "tóxico" pelas agências internacionais que regulam a este respeito. Para que o NbC se consolide como alternativa na substituição do WC para fabricação de ferramentas, alguns desafios deverão ser superados. É necessário explorar com maior profundidade aspectos fundamentais que tenham impacto tecnológico relevante.Aspectos termodinâmicos e cinéticos poderão direcionar tanto a síntese do Carboneto de Nióbio, como também o processo de sinterização, de modo a se obter características metalúrgicas e propriedades que possibilitem elevado desempenho para diversas aplicações. Este proposta, do ponto de vista metodológico, vai desde a produção do NbC, com características e propriedades adequadas às diversas aplicações em ferramentas de corte e conformação mecânica, até à avaliação de desempenho de protótipos de ferramentas, passando por todas as etapas do processo: moagem/mistura; adição de aglomerantes/lubrificantes; compactação, sinterização, retificação para transformação das pré-formas em ferramentas; caracterização mecânica e metalúrgica; avaliação de desempenho de protótipos; e venda de pequenos lotes comerciais. Algumas vantagens quanto à substituição do WC pelo NbC são: * baixa densidade do NbC (metade da do WC), tornando-o competitivo em termos de preço por quilo, reduzindo a inércia nas ferramentas móveis; * boas propriedades mecânicas e tribológicas, muitas vezes superiores às do WC; * estabilidade química elevada, que pode reduzir o desgaste difusivo, causa frequente de consumo de ferramentas de corte; * boas propriedades mecânicas em altas temperaturas, característica fundamental para ferramentas que operam à quente; * baixa toxicidade do óxido de nióbio. Para usufruir destas vantagens, algumas etapas dos processos de fabricação de ferramentas têm que ser melhor entendidas e dimensionadas. O objetivo primário da empresa será fabricar e comercializar até 100kg/mês de pré-formas de ferramentas de corte ou conformação mecânica sinterizadas nas mais diversas composições e geometrias, a base de NbC. Além disto, a empresa pretende prestar serviço de desenvolvimento de compostos sinterizados a base de NbC, em conjunto com fabricantes de ferramentas interessados na utilização deste material como matéria prima de seus produtos. (AU)