Estudo de níquel poroso produzido via metalurgia do pó com adição de space holder

Abstract

Estudos recentes confirmam que o ruído gerado, principalmente em setores industriais, mas também no âmbito urbano e residencial vem afetando cada vez mais a saúde dos seres humanos. Partindo disso, atualmente, normas rígidas estabelecem limites dos níveis de ruídos em ambientes específicos afim de minimizar ou solucionar este problema. Dentre algumas soluções surgem os materiais porosos, uma classe de componentes com propriedades tecnológicas capazes de se adequarem a estas situações. Estes materiais são compostos de uma fase sólida metálica (estrutural) e uma fas e fluida (fluido contido no interior dos poros). Assim os estudos se concentram em formas de adequar o processamento o qual irá gerar uma melhor absorção sonora na frequência emitida por compressores herméticos, além de otimizar o processo produtivo. As amostras foram produzidas via metalurgia do pó convencional utilizando níquel puro como fase sólida metálica e cloreto de potássio (KCl) como space holder responsável pela obtenção do poro, variando parâmetros estruturais tais como porosidade total (70, 80 e 90%), tamanho de poro (106-300, 300-500 e 500-850 µm) e pressão de compactação (200, 300, 400 e 500 MPa), além do parâmetro térmico da temperatura de sinterização (850 e 1000 °C). A fase de sacrifício foi retirada através da imersão em água deionizada. Em seguida, foi avaliada a influência destes na resistência mecânica à compressão afim de obter o módulo elástico e a tensão de escoamento e absorção acústica em frequências no intervalo 0-6500 Hz para mensurar o coeficiente de absorção acústica. Foi possível observar que há absorção é otimizada para porosidade de 80% em baixa frequência (1000 -2000 Hz) em amostras as quais apresentaram distribuição bimodal de poros, atingindo valores acima de 0,5 para o coeficiente de absorção sonora. Nas propriedades mecânicas foram atingidos os valores de 0,4 a 0,6 GPa e 5 a 6 MPa para módulo elástico e tensão de escoamento, respectivamente. Foi possível visualizar também que o aumento da pressão de compactação não apresentou influência em nenhum dos parâmetros analisados. Por fim, o aumento da temperatura de sinterização aumentou as propriedades mecânicas.

Abstract: Recent studies confirm that the noise generated, mainly in industrial sectors, but also in urban and residential areas, has been increasingly affecting the health of human beings. Based on this, currently, strict standards establish limits on noise levels in specific environments in order to minimize or solve this problem. Among some solutions arise porous materials, a class of components with technological properties capable of adapting to these situations. These materials are composed of a metallic solid phase (structural) and a fluid phase (fluid contained within the pores). Thus, studies are focused on ways to adapt the processing which will generate better sound absorption in the frequency emitted by hermetic compressors, in addition to optimizing the production process. The samples were produced via conventional powder metallurgy using pure nickel as metallic solid phase and potassium chloride (KCl) as a space holder responsible for obtaining the pore, varying structural parameters such as total porosity (70, 80 and 90%), size of pore (106-300, 300-500 and 500-850 µm) and compaction pressure (200, 300, 400 and 500 MPa), in addition to the thermal parameter of the sintering temperature (850 and 1000 °C). The sacrifice phase was removed by immersion in deionized water. Then, the influence of these on the mechanical resistance to compression was evaluated in order to obtain the elastic modulus and the yield stress and acoustic absorption at frequencies in the range 0-6500 Hz to measure the coefficient of acoustic absorption. It was possible to observe that there absorption is optimized for 80% porosity at low frequency (1000 -2000 Hz) in samples which presented bimodal pore distribution, reaching values above 0.5 for the sound absorption coefficient. In terms of mechanical properties, values of 0.4 to 0.6 GPa and 5 to 6 MPa were reached for elastic modulus and yield stress, respectively. It was also possible to see that the increase in compaction pressure did not influence any of the analyzed parameters. Finally, increasing the sintering temperature increased the mechanical properties.