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Processo de brasagem a vácuo para soldagem de nitreto de boro hexagonal (h-BN)

Processo: 13/22430-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE  
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2013
Vigência (Término): 31 de agosto de 2014
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Processos de Fabricação
Pesquisador responsável:Marcio José Cuccolo Rosales
Beneficiário:Marcio José Cuccolo Rosales
Empresa:Tambora Engenharia de Materiais Metálicos e Industriais Ltda
Vinculado ao auxílio:13/50271-0 - Processo de brasagem a vácuo para soldagem de nitreto de boro hexagonal (h-BN), AP.PIPE
Assunto(s):Soldagem   Brasagem   Ultra-alto vácuo   Materiais cerâmicos   Ligas metalo-cerâmicas   Nitreto de boro   Molhabilidade

Resumo

A construção da nova fonte de luz síncrotron brasileira de terceira geração com 3 GeV de energia e baixa emitância - Projeto Sirius - implica uma série de desafios tecnológicos. Um deles refere-se ao processo de solda por brasagem de materiais dissimilares. A nova fonte de luz síncrotron prevê o desenvolvimento de componentes constituídos por diversos materiais como ligas metálicas não ferrosas, aços inoxidáveis e materiais cerâmicos de engenharia, como nitreto de boro hexagonal (h-BN). Entre estes componentes, destacam-se os resfriadores para dissipação do calor gerado pela colisão da luz síncrotron, componentes para instrumentação de raios-x e câmaras de vácuo, máscaras para front-end e sensores de posição do feixe de elétrons. A solda por brasagem a vácuo promove a união metalúrgica de materiais dissimilares com alto valor agregado. No entanto, o desenvolvimento dessa tecnologia de soldagem não é trivial e exige a pesquisa acerca das variáveis de processo, tais como seleção das ligas de adição, temperatura, taxa de aquecimento e resfriamento. Este projeto tem como objetivo estudar a viabilidade técnico-científica para consolidar o processo de brasagem a vácuo na formação de juntas metal-cerâmica com estanqueidade para operar em ultra-alto vácuo, de alta repetibilidade e confiabilidade. Entre os materiais a serem considerados, destacam-se o molibdênio e a cerâmica h-BN para formar o par de brasagem metal-cerâmica. A principal característica a ser investigada se refere à molhabilidade do material cerâmico, mais especificamente do h-BN, quando em contato com a superfície das ligas de adição usualmente empregadas no processo brasagem. Trabalhos recentes sugerem o uso de ligas de adição específicas para brasagem de cerâmicas não óxidas, porém até o presente momento, não foi identificada literatura específica do processo envolvendo cerâmicas que apresentam baixa molhabilidade na superfície, como é o caso do h-BN. Nesse sentido, o foco do trabalho é identificar as variáveis que governam o processo de brasagem de materiais com baixa molhabilidade. O processo se torna ainda mais complexo do ponto de vista de formação de novas fases e intermetálicos, pois envolve materiais que possuem diferentes temperaturas de fusão e coeficientes de expansão térmica. É importante ressaltar que o parque industrial brasileiro não disponibiliza equipamentos para atender o desenvolvimento tecnológico do processo acima descrito O desafio da brasagem a vácuo constitui, portanto, uma oportunidade para capacitar novos processos de fabricação de partes e componentes de engenharia que combinam propriedades de diferentes materiais. Além de componentes para o projeto Sirius, este trabalho pode viabilizar o domínio da tecnologia para desenvolver componentes que atendem a outras aplicações em diversos setores econômicos, abrangendo: desde a indústria eletroeletrônica passando pela indústria automobilística, como na fabricação de sensores lambda e trocadores de calor até a produção de ferramentas de corte de precisão para usinagem de materiais. (AU)