Estudo da adição de óxido de grafeno no processo de moldagem por injeção de pós metálicos
Autor: Daniel Costa (Currículo Lattes)
Resumo
O processo de Moldagem por Injeção de Pós Metálicos (Metal Injection Molding - MIM) consolidou-se como uma tecnologia essencial para a produção de componentes com geometrias complexas e elevado volume de fabricação. A busca contínua por melhorias no desempenho mecânico desses componentes tem levado à exploração de novos materiais, como o grafeno, que apresenta elevadas propriedades mecânicas e térmicas. Esta dissertação teve como objetivo geral analisar a aplicação de carga à base de grafeno no processo MIM, avaliando especificamente a influência da adição de óxido de grafeno (GO) nas propriedades físicas, químicas e microestruturais de um aço de baixo carbono. A metodologia consistiu na preparação de dois tipos de feedstocks: um lote de controle sem aditivos (B0) e um lote com adição de óxido de grafeno (GO). O material foi processado por meio de injeção, seguido pelas etapas de debinding (extração de ligantes) e sinterização a 1260 °C. Posteriormente, os corpos de prova foram submetidos a tratamentos termoquímicos de carbonitretação em diferentes sais (KCN e NaCN), além de têmpera e revenimento. A caracterização foi realizada utilizando técnicas de análise térmica (DSC e TGA), microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microssonda EDS, ensaios de microdureza e ensaios de tração. Os resultados das análises térmicas indicaram que o óxido de grafeno atua como um agente nucleante, aumentando a estabilidade térmica dos ligantes orgânicos e otimizando a cristalização do polímero durante as mudanças de fase. Microestruturalmente, observou-se que a presença de grafeno promoveu um aumento no volume de perlita e um refinamento do grão ferrítico no substrato. No entanto, foram detectadas barreiras de solubilidade e formação de aglomerados de carbono, o que resultou em um aumento da porosidade nas amostras aditivadas. Nos ensaios mecânicos, o material com grafeno demonstrou uma redução no alongamento, embora algumas amostras tenham apresentado picos elevados de tensão máxima (até 2 vezes maior que amostras sem grafeno), indicando potencial para o reforço do compósito. Concluiu-se que, embora a adição de grafeno altere de forma positiva o comportamento térmico e microestrutural, o controle rigoroso da mistura e a definição do limite de solubilidade são críticos para evitar a degradação das propriedades mecânicas e garantir a integridade do componente final.