Desenvolvimento de um protótipo de forno de sinterização ultra rápida assistida por campo elétrico

• Processo: 15/15974-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2016
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2016
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Instalações e Equipamentos Metalúrgicos
• Pesquisador responsável: Hernan Romero Cossio
• Beneficiário: Hernan Romero Cossio
• Empresa: Fortelab Fornos Técnicos de Laboratório Ltda. - EPP
• Município: São Carlos
• Pesquisadores associados: Eliria Maria de Jesus Agnolon Pallone ; Julieta Adriana Ferreira ; Roberto Tomasi
• Assunto(s): Fornos metalúrgicos Materiais cerâmicos Altos fornos Sinterização Campo eletromagnético
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: fabricação de fornos | transformação térmica | Construção de equipamentos

Resumo

A FORTELAB Indústria de Fornos Elétricos Ltda foi fundada em 09/08/2005 na cidade de São Carlos -SP com o intuito de desenvolver fornos especiais para laboratórios e indústrias. Esta iniciativa teve como uma das motivações a observação de que existe uma carência no parque industrial brasileiro de empresas especializadas em alguns tipos de forno e outros equipamentos elétricos. Aliado a isto, percebeu-se que a demanda interna e externa por alguns tipos de produtos tem aumento rapidamente. Dentre os fornos especiais que entendemos serem estratégicos para o desenvolvimento da pesquisa avançada e do setor industrial brasileiro, tem ganhado destaque os trabalhos realizados em fornos montados em laboratório em que é aplicado um campo elétrico no seu interior através de um corpo cerâmico verde usando um par de eletrodos. Esse método de sinterização chamado de flash sintering vem ganhando destaque nos últimos anos e foi reportado pela primeira vez por Cologna e colaboradores em 2010. Nessa técnica, baixos valores de campo eletromagnético e uma corrente contínua (cc), ou corrente alternada (ca), são aplicadas durante a sinterização de uma peça cerâmica. Como resultado, em questões de minutos, obtém-se alta densificação com baixo crescimento de grãos desse material cerâmico. Nesse método, a sinterização é realizada em função da tensão elétrica aplicada. Tanto o tempo de sinterização quanto a temperatura requerida para alcançar uma alta densificação do material cerâmico são reduzidos substancialmente. Estas modificações permitem, por exemplo, a sinterização da zircônia estabilizada com 3% de ítria a temperaturas inferiores a 850°C em poucos segundos. A principal vantagem dessa técnica é a redução do tempo e da temperatura de sinterização, o que é um fator muito importante em termos de economia de energia e de produção. Ressalta-se ainda que, por ser um método de sinterização não convencional muito recente, não existe nenhum equipamento de flash sintering que possa ser adquirido no mercado nacional e internacional. Nesse contexto o objetivo desse projeto está concentrado no desenvolvimento de um protótipo de um forno tubular de alta temperatura com aplicação de pressão (tensão mecânica axial), campo elétrico (com corrente contínua e/ou alternada) podendo ser usado com atmosfera inerte, para sinterização ultrarrápida de materiais cerâmicos: flash sintering. Como resultado, em questões de minutos, obtém-se alta densificação com baixo crescimento de grãos desse material cerâmico. Sendo assim, o desenvolvimento de um forno de sinterização assistida por campo eletromagnético é uma alternativa promissora na sinterização de materiais cerâmicos, utilizando até 70% menos energia durante todo o processo de sinterização. (AU)