Nova rota de sinterização do carbeto de sílicio em atmosfera oxidante

Abstract

O método convencional de sinterização do carbeto de silício (SiC) apresenta custos consideravelmente inviáveis, uma vez que demanda a aplicação de elevadas temperaturas e uso de atmosfera inerte. Portanto, uma abordagem alternativa de sinterização foi estudada, utilizando fornos com temperaturas abaixo de 1700°C e atmosfera oxidante. Com isso, foram fabricados 3 tipos de amostras com as seguintes composições: SiC puro, SiC com Alumina e SiC com Ítria, todos produzidos com ligante base de álcool polivinílico líquido (PVA). Os corpos de prova foram submetidos a uma pré-carga de 0,5 toneladas para o tempo de um minuto e, posteriormente, aplicou-se 4,0 toneladas pelo mesmo período. Cinco corpos de prova foram fabricados para cada tipo de composição. Duas estratégias de processamentos foram usadas para comparação. O processo A consistiu na retirada do ligante com pré-sinterização até 1100°C seguida da sinterização até 1900°C sob atmosfera inerte. O processo B também envolveu a retirada do ligante com pré-sinterização até 1100°C seguida da sinterização até 1400°C sob atmosfera oxidante. As análises das composições foram conduzidas através dos testes de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de raios X (DRX) e Análise Termogravimétrica (TGA). O difratograma revelou que as fases cristalinas de Al₂O₃ e Y₂O₃  não apresentaram impurezas. No entanto, o SiC manifestou divergências em relação à pureza informada pelo fabricante. O TGA do SiC puro mostrou um ganho de massa pouco expressivo à 900°C, devido à oxidação em algumas amostras, e perda de massa devido à reação do SiC com o SiO₂ resultando na formação do produto gasoso CO. Para os resultados de TGA do SiC puro, SiC+Al₂O₃ e SiC+Y₂O₃, observou-se um leve aumento de massa nas duas últimas composições e um aumento mais significativo no primeiro ao atingir a temperatura de 1500°C, o que pode ser atribuído à oxidação do SiC.