Estudo da influência da adição de Ti na composição do metal duro WC-20Co

Abstract

O metal duro é um compósito de material cerâmico (Carboneto de Tungstênio - WC) e metal (normalmente o cobalto - Co) amplamente utilizado na indústria atual, sendo um compósito com propriedades de alta dureza, alta resistência ao desgaste e relativamente barato. Nesta dissertação a influência da adição de titânio (Ti) a uma mistura de WC-20Co foi estudada com o objetivo de analisar as características das diferentes composições resultantes da variação do percentual de Ti (0 %, 1 %, 2 %, 5 %, 10 % e 15 %). Além desta variável, as amostras foram sinterizadas em três temperaturas diferentes (1360 °C, 1400 °C e 1450 °C) a fim de avaliar as durezas, porosidade e contrações volumétricas resultantes. Para o estudo, a caracterização das amostras foi verificada através dos testes de densidade a verde, contração volumétrica, densidade de sinterização, dureza, microdureza, análise química quantitativa por espectroscopia de dispersão de energia (EDS) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Após as análises foi possível comprovar que as amostras de 0 %, 1 % e 2 % de titânio apresentaram bons resultados de contração volumétrica além de valores de dureza próximos às referências para as três temperaturas de sinterização estudadas, embora que na temperatura de 1400 °C foram obtidos os resultados mais satisfatórios para todas as condições analisadas. Também foi possível observar que para concentrações elevadas de titânio (5 %, 10 % e 15 %), houve baixa contração volumétrica, o que resultou em amostras com baixa dureza e sem utilidade prática.

Hard metals is a composite of ceramic material (Tungsten Carbide - WC) and metal (usually cobalt - Co) and is commonly used in today's industry, being a composite with features of high durability, high wear resistance and low cost. In this dissertation, the influence of the addition of titanium (Ti) to a mixture of WC-20Co was studied in order to analyze the characteristics of the different compositions variation of Ti (0 %, 1 %, 2 %, 5 %, 10 % and 15 %). In addition to this, the samples were sintered at three different temperatures (1360 °C, 1400 °C and 1450 °C) in order to evaluation endpoint such as hardness, porosity and volumetric contraction. For the study, a characterization of the samples was verified through green density tests, volumetric contraction, sintering density, hardness, microhardness, quantitative chemical analysis by energy dispersion spectroscopy (EDS) and scanning electron microscopy (SEM). After the analysis, it was possible to verify that the samples with 0 %, 1 % and 2 % of titanium were detected with good volumetric contraction results and hardness values close to the specifications for three studied sintering temperatures, although at the temperature of 1400 °C the most satisfactory results were found for all conditions analyzed. It was also possible to observe with high titanium concentration (5 %, 10 % and 15 %), there was low volumetric contraction, resulting in low hardness samples with no practical use.