Compósito de "metal duro - nitreto cúbico de boro"

Abstract

RESUMOOs materiais compósitos à base de metal duro (matriz) e nitreto cúbico de boro (cBN) ainda são raramente utilizados em aplicações de tecnologias industriais. Apesar de possuir propriedades físicas similares as do diamante, o cBN possui a característica inconveniente de reagir com o material da matriz durante seu processo de obtenção, feita através da sinterização. Uma maneira de eliminar este efeito negativo é aplicar altas pressões (até 9,0 GPa) durante o processo de sinterização. Em experimentos realizados, misturas de pó de metal duro (WC15%Co) e cBN (16% do volume) foram submetidas a altas pressões, entre 6,0 e 7,0 GPa, e a altas temperaturas, entre 1200 e 1400º C, durante 40 s. Depois de realizada a sinterização, a amostra que apresentou melhores resultados possuía densidade de 14,81 g/cm3, dureza Knoop média de 20,8 GPa, limite de compressão médio de 5,2 GPa, e desgaste na razão de 0,21 g a cada 5 min.Palavras chaves: Metal duro, cBN, alta pressão, sinterização. "Hard metal -cubic boron nitride" compositeABSTRACT "Hard metal -cubic boron nitride (cBN)" composite materials are rarely used in industrial applications. Although its physical properties are similar to diamond, cBN has the inconvenience of reacting with hard metal during the sintering process. A way to eliminate this negative effect is to apply high pressures (up to 9,0 GPa) during the sintering process. In the experiments, hard metal (WC+15%Co) and cBN (16% of the volume) powder mixtures had been submitted to high pressures about 6,0 and 7,0 GPa, and temperatures from 1200 to 1400º C, for 40 seconds. After the sintering processes, the sample that showed the best result had density of 14,81 g/cm3, Knoop hardness of 20,8 GPa, compression limit of 5,2 GPa, and a wear of 0,21 g per each 5 min of use. Keywords:Hard metal, cubic boron nitride, high pressure, sintering. INTRODUÇÃOOs materiais compósitos diamantados com matriz de metal duro tiveram o início do seu desenvolvimento na década de 70, do século XX. Após obter grande sucesso na indústria de materiais compósitos [1], o próximo avanço tecnológico foi dado com o intuito de se obter um compósito que consiste em uma matriz de metal duro com partículas de nitreto cúbico de boro (cBN) bem distribuídas [2]. As matrizes preferidas para essa aplicação apresentavam as composições WC10%Co e WC15%Co.A obtenção de materiais compósitos com partículas de cBN é uma tarefa bastante complicada. Foram registrados alguns empecilhos que não dependem dos métodos de sinterização deste material, sendo que o principal deles é a interação do cBN com os componentes do metal duro, WC e Co, sob temperaturas de aquecimento acima de 1200º C. Alguns dados são apresentados na Tabela 1.Como pode ser observado, os produtos básicos são os boretos dos metais, e inclusive, é constatado o aparecimento do gás nitrogênio. É muito importante notar que a interação do cBN com W2C e Co começa a uma temperatura abaixo da que há formação de metal duro, entre 1300-1350º C. Os boretos formados não possuem alta molhabilidade em relação ...