17.7. Sinterização com Fase Líquida

No tópico anterior, estudamos a sinterização de um material monofásico sem o aparecimento de uma fase líquida durante o processo. A presenca de uma segunda fase pode acelerar o transporte de massa porque pode transportar muito mais material em muito menos tempo, se comparado com os processos difusionais que são em escala atômica.
A presença de uma fase líquida capaz de dissolver algumas partículas sólidas produz um caminho de transporte que utiliza o sistema de poros abertos e os contornos de grão. Se a viscosidade (1) da fase líquida é adequada e o líquido molha a fase sólida, ele penetrará nos contatos entre as partículas e produzirá o rearranjo das partículas, contribuindo para a densificação do corpo que está sinterizando. As cerâmicas tradicionais sinterizam com fase líquida, como é o caso das porcelanas (Figura 17.h) e da maioria das cerâmicas tradicionais. Uma fase vítrea “cola” as partículas. Quando o corpo resfria, esta fase líquida solidifica-se como fase vítrea que une o conjunto das partículas que compõem a peça sinterizada. A sinterização com fase líquida também é observada em sistemas metálicos. É o caso do cobre (Cu)-ferro (Fe), onde o cobre molha partículas de ferro; e do carboneto (ou carbeto) de tungstênio (WC)-cobalto (Co), onde o cobalto fundido molha partículas de WC.
A densificação é muito mais rápida na sinterização com fase líquida do que na sinterização por fase sólida. A Fig. 17.l representa esquematicamente o progresso da contração linear durante a sinterização com fase líquida. A primeira e inicialmente rápida contração ocorre no momento em que surge o componente líquido, e o valor da contração depende do volume do líquido que se forma. O segundo estágio de contração ocorre quando o líquido consegue lixiviar(erodir) a fase sólida e carreá-la através da película líquida entre partículas. Este processo possibilita um rearranjo da fase sólida e pode ocorrer o surgimento de fases como contorno entre as partículas. A contração final é mais lenta e ocorre devido ao crescimento de grãos e fechamento de poros isolados.

Figura 17.h – Sinterização com fase líquida: a microestrutura de uma xícara vista por microscopia eletrônica de varredura (MEV).
Figura 17.i – Gráfico (qualitativo) da contração linear durante a sinterização com fase líquida em função do tempo. As escalas são logarítmicas, isto é, os processos são fortemente não-lineares, tanto no tempo como na contração da peça que sinteriza.