7.9. Sinterização de Pós

Muitos sólidos não são fabricados por fusão e vazamento num molde, porque é mais simples produzi-los através da mistura de seus componentes pulverizados e sua posterior união num sólido compacto. Os pós cerâmicos são freqüentemente misturados com água, para formar uma suspensão concentrada (2) (Figura 7.s. e Figura 7.t.), uma pasta ou uma massa moldável. A suspensão é conformada pela técnica de colagem (3), a massa pode ser conformada manualmente ou em máquinas. Depois da conformação, a peça passa por um processo de secagem para se remover quase toda a água; só então é queimada em temperaturas superiores a 800 oC, para promover a ligação das partículas (sinterização). Esta sinterização pode ocorrer com o surgimento de uma fase líquida que, quando resfriada, é usualmente um vidro. A (Figura 7.l.), Tópico 5 apresenta a sinterização em diferentes temperaturas de uma peça cerâmica feita com rejeito de ardósia.
A sinterização pode ocorrer sem surgimento de uma fase líquida e os pós então são ligados sem formarem uma nova fase. Se os pós são de materiais inorgânicos (metais, óxidos, etc) a ligação ocorre por difusão no estado sólido (Veja Capítulo 13). Uma peça sinterizada é conformada por pressão dos pós num molde, seguida pelo aquecimento (sinterização) em temperatura insuficiente para fundir a massa, mas suficientemente elevada (4) para promover a difusão atômica entre as partículas. Se os pós são de polímeros termoplásticos, a moldagem ocorre não no estado sólido mas no estado visco-elástico, isto é, o material apresenta, ao mesmo tempo, propriedades de um líquido viscoso e de um sólido elástico. A pressão e o calor quase sempre são aplicados ao mesmo tempo durante a moldagem destes polímeros. Se os polímeros são do tipo que enrijecem a quente, os pós, normalmente, são de início conformados sob pressão e depois aquecidos para se conectarem, formando um sólido compacto.
Em todos os polímeros, as pressões usadas durante a moldagem são elevadas e as partículas apresentam comportamento de líquido viscoso na temperatura de moldagem de modo que a porosidade é quase ou completamente eliminada. O mesmo não acontece com os pós de materiais inorgânicos (óxidos, carbetos, metais, etc). Peças de cerâmica contêm porosidade e microestruturas semelhantes às de “ilhas” de poros, quando os pós são tão duros que não se consegue comprimi-los a ponto de eliminar o espaço vazio. A porosidade é uma fase importante nestes materiais; ela provoca a diminuição na resistência mecânica e na condutividade térmica, e pode fazer com que um material transparente na luz visível pareça opaco. Um certo aumento da densidade ocorre durante o processo de ligação nestes materiais, mas, para se atingir uma densidade 100%, são exigidas técnicas de sinterização bastante elaboradas.
Finalmente, outro material que começa pela mistura de pós é o concreto (cimento, areia, brita e aditivos misturados com água). No concreto o processo não é de sinterização, pois a formação de uma estrutura sólida (gel) ocorre por uma reação química das partículas (5) de cimento e água à temperatura ambiente. A (Figura 7.u.) mostra a microestrutura do concreto.

Figura 7.s – Partículas de -alumina().
Figura 7.t – Microestrutura de uma suspensão concentrada.
Figura 7.u – Microestrutura do concreto.