BRPI0520848B1 - matriz ligante de fe-cu com controlador de desgaste para uso em ferramentas diamantadas - Google Patents

Abstract

matriz ligante de fe-cu com controlador de desgaste para uso em ferramentas diamantadas. refere-se a uma matriz ligante de fe-cu contendo carbeto de &iicío (sic) como controlador de desgaste para uso na produção de ferramentas de corte que utilizem pó de diamante como agente cortante ou partícula abrasiva.

Description

MATRIZ LIGANTE DE Fe-Cu COM CONTROLADOR DE DESGASTE PARA USO EM FERRAMENTAS DIAMANTADAS” A Patente de Invenção MATRIZ LIGANTE DE Fe-Cu COM

CONTROLADOR DE DESGASTE PARA USO EM FERRAMENTAS DIAMANTADAS”, refere-se a uma liga de Fe-Cu para uso como matriz ligante em ferramentas diamantadas com adição de Carbeto de Silício (SiC) como controlador da taxa de desgaste da matriz ligante.

Em geral, as ferramentas de corte a base de diamantes impregnados são processadas seguindo as técnicas da Metalurgia do Pó, onde se produz compósitos tendo como partícula abrasiva o diamante e normalmente uma matriz metálica ligante para aderir os diamantes. O compósito diamante-matriz ligante forma a estrutura (elemento) de corte das ferramentas aplicadas ao corte ou desmonte de rochas ornamentais, na construção civil, corte de materiais de dureza elevada como o concreto e outras estruturas abrasivas. As ferramentas citadas compreendem os discos de corte, serras, rebolos, coroas, fresas. brocas e fios diamantados em geral.

Nas mais diversas aplicações, a seleção da matriz ligante para ferramentas diamantadas impregnadas depende fundamentalmente da abrasividade do material a ser cortado, como por exemplo, usa-se Tungstèmo (W) para o corte de materiais de dureza e abrasividade extremante elevada, tal qual o concreto. Atualmente, pode-se afirmar que, a quase totalidade das ferramentas diamantadas comerciais utiliza, como matriz ligante. o Cobalto (Co), que apresenta alta aderência ao diamante O Cobalto é um metal que não é encontrado na natureza em estaoo livre, ele é extraído de outros minerais, figurando como subproduto de minerais como o níquel e o cobre Embora seja amplamente utilizado, o Cobalto exige manipulação cuidadosa, pois em pó finamente dividido é inflamável Sua decomposição ambiental e longa. E de sua natureza a emissão de Raios Gama O Co-60 é radioativo e a exposição a sua radiação pode provocar o câncer Na ingestão ocorre o acúmulo de alguma quantidade nos tecidos, que é eliminada muito lentamente. Os maiores produtores de Cobalto são a China, Zâmbia, Rússia e Austrália. Sua disponibilidade no mercado nacional é baixa. A Patente de Invenção 'MATRIZ LIGANTE DE Fe-Cu COM CONTROLADOR DE DESGASTE PARA USO EM FERRAMENTAS DIAMANTADAS” apresenta adição de carbeto de silício (SiC) â liga ferro-cobre exercendo importância fundamental no desempenho desta como matriz ligante para os diamantes nas ferramentas diamantadas, pois essas partículas cerâmicas de SiC atuam como controladoras da taxa de desgaste da matriz ligante, o que evita a perda prematura desta quando da abrasão com o material a ser cortado, além disso, promovem um ganho considerável em dureza e resistência à abrasão, propriedades mecânicas de extrema importância, tanto para desempenho quanto para a vida útil da ferramenta diamantada. O Fe e o Cu são metais de grande disponibilidade no Brasil, principalmente o Fe. pois nosso país é o maior produtor mundial deste metal, o que proporcionaria a diminuição no custo do produto final dentro do Brasil, e abre novos e amplos mercados no exterior. Ambos Fe e Cu são cerca de 20 vezes mais baratos que o Co A produção de equipamentos voltados para esse fim (ferramentas diamantadas) dentro do país é baixa, uma adequada administração desta tecnologia nacional podería render ao Brasil, uma posição considerável neste segmento. O meio ambiente seria outro beneficiado com a utilização desta tecnologia pois o ferro não é um metal que comprometa o meio ambiente ao contrário do cobalto, que apresenta características radioativas e tempo longo de decomposição A Patente de Invenção MATRIZ LIGANTE DE Fe-Cu COM CONTROLADOR DE DESGASTE PARA USO EM FERRAMENTAS DIAMANTADAS” será melhor compreendida através da descnção detalhada dc processo de obtenção Cabe ressaltar que foram produzidos compósitos diamantados (diamantes-matriz ligante) via Metalurgia do Pó convencional, seguindo as seguinies etapas: 1) Mistura dos pós de ferro, cobre, carbeto de silício (0,5 a 5% em peso) e diamante (concentração 20 a 80) considerando que a concentração 100 corresponde a 0,25 cm3 de diamantes por cm3 do compósito diamantado, usando cânfora como aglomerante orgânico (2% em peso) via dissolução em clorofórmio. A proporção Cu:Fe varia de Fe-5%pesoCu a Fe-50%peso Cu. 2) Volatilização do clorofórmio à temperatura ambiente. 3) Compactação a frio da mistura sob uma pressão de 350 MPa. 4) Volatilização da cânfora sobe de vácuo de 102 mmHg, a 300°C por 25 minutos. 5) Sinterização dos compactos sob vácuo de 102 mmHg, realizada nas temperaturas entre 1000-1200°C. para um tempo de 25 minutos Os pós de ferro e cobre devem apresentar tamanho médio de partícula entre 15 e 80pm, o carbeto de silício 5 a 30pm, e o diamante entre 100 e 500μπτ Estes compósitos produzidos apresentaram resistência ao desgaste da mesma ordem das dos compósitos diamantados comerciais importados, e foram produzidos objetivando desenvolver e estabelecer todos os parâmetros descntivos da dita patente, os quais são citados abaixo: A matriz ligante de Fe-Cu descrita na patente MATRIZ LfGANTE DE Fe-Cu COM CONTROLADOR DE DESGASTE PARA USO EM FERRAMENTAS DIAMANTADAS”, adere ou retém os cristais de diamante enquanto estes ainda apresentam capacidade de corte, evitando assim a perda prematura dos diamantes, e por conseguinte do investimento, pois em aplicações pesadas, a tensão de contato (peça/ferramenta) pode chegar a 1 GPa O carbeto de silício (SiC) quando adicionado em pequenas quantidades (menores que 5%). controla a taxa de desgaste por abrasão da matriz ligante de Fe-Cu durante a operação de corte, e em adição estas partículas de SiC finamente dispersas também proporcionam aumento de até 40% em dureza e em resistência ao desgaste da matriz ligante de Fe-Cu, e por conseguinte da ferramenta.

Cabe observar, que a "MATRIZ LIGANTE DE Fe-Cu COM CONTROLADOR DE DESGASTE PARA USO EM FERRAMENTAS DIAMANTADAS” é adequada somente para diamantes que tenham a presença de cobertura protetora de carbeto de silício (SiC) e níquel (Ni) em sua superfície, preparada especialmente para o uso de matriz fenrítica, como neste caso O ferro é muito ávido ao carbono, e sem essa cobertura protetora o ferro fatalmente reage com o carbono livre da superfície do diamante e forma cementita (Fe3C), que atua como catalisador da transformação do diamante em grafite, denominada grafitização, o que causa a deterioração da estrutura do diamante. A cobertura protetora de carbeto de silício e níquel resolve o problema da degradação do diamante, tornando-o apto para aplicação em matriz ferrítica como exposto na presente, MATRIZ LIGANTE DE Fe-Cu COM CONTROLADOR DE DESGASTE PARA USO EM FERRAMENTAS DIAMANTADAS” REIVINDICAÇÕES “MATRIZ LIGANTE DE Fe-Cu COM CONTROLADOR DE DESGASTE PARA USO EM FERRAMENTAS DIAMANTADAS”

Claims (2)

1. A patente de Invenção MATRIZ LIGANTE DE Fe-Cu COM CONTROLADOR DE DESGASTE PARA USO EM FERRAMENTAS DIAMANTADAS" é caracterizada por constituir-se de uma liga de Fe-Cu como estrutura majoritária da matriz ligante, a qual se aplica a ferramentas diamantadas para o corte de rochas ornamentais e blocos de concreto.

2. A patente de Invenção MATRIZ LIGANTE DE Fe-Cu COM CONTROLADOR DE DESGASTE PARA USO EM FERRAMENTAS DIAMANTADAS”, de acordo com a reivindicação 1. é caracterizada por conter Carbeto de Silício como controlador de desgaste da matriz lígante de Fe-Cu.