O que é a alumina fundida com zircónia?
A alumina fundida com zircónia (ZFA) é um grão abrasivo sintético de alto desempenho produzido pela fusão de uma mistura de alumina (Al₂O₃) e zircónia (ZrO₂) num forno de arco elétrico a temperaturas superiores a 2000ºC.
Não se trata de uma simples mistura, mas sim de uma estrutura composta eutética única . Isto significa que a alumina e a zircónia fundidas arrefecem e solidificam em conjunto, formando uma microestrutura fina e interligada onde os dois materiais estão intimamente combinados. Esta estrutura é a chave para as suas propriedades superiores.
A liga mais comum contém aproximadamente 25% de zircónia e 75% de alumina , que é a composição ideal para a reação eutética e as melhores propriedades mecânicas.
| ANÁLISE QUÍMICA TÍPICA | PROPRIEDADES FÍSICAS TÍPICAS | ||
| SiC | ≥98% | Dureza: | Mohs: 9,15 |
| SiO2 | ≤1% | Ponto de fusão: | Sublime a 2250 ℃ |
| H2O3 | ≤0,5% | Temperatura máxima de serviço: | 1900℃ |
| Fe2O3 | ≤0,3% | Densidade específica: | 3,2-3,45 g/cm³ |
| FC | ≤0,3% | Densidade aparente (LPD): | 1,2-1,6 g/cm³ |
| Conteúdo magnético | ≤0,02% | Cor: | Preto |
| Forma da partícula: | Hexagonal | ||
Como é feito?
O processo de fabrico é crucial:
-
Matérias-primas: A alumina de elevada pureza (frequentemente proveniente da bauxite) e o silicato de zircónio (ZrSiO₄, areia de zircão) são utilizados como principais matérias-primas.
-
Fusão: Os materiais são colocados num forno de arco elétrico. Uma corrente elétrica potente cria um arco com temperaturas superiores a 2000 °C, fundindo completamente a mistura.
-
Arrefecimento e solidificação: O material fundido é arrefecido sob condições controladas. É durante este arrefecimento que se forma a estrutura eutética única. Nesta estrutura, plaquetas extremamente finas de zircónia são dispersas uniformemente numa matriz de alumina.
-
Trituração e classificação: O lingote solidificado resultante é então triturado, moído e peneirado com precisão em vários tamanhos de grão, de acordo com a aplicação pretendida.
Propriedades principais
| Propriedade | Descrição | Por que razão isso importa |
|---|---|---|
| Alta resistência | Esta é a sua característica mais marcante. As finas plaquetas de zircónia atuam como barreiras, impedindo a propagação de fissuras através da matriz de alumina. | O grão é muito mais resistente à fratura sob forte pressão, resultando num abrasivo mais duradouro. |
| Autoafiável | À medida que a ferramenta abrasiva se desgasta, as plaquetas de zircónia ajudam a fraturar o grão a um nível microscópico, expondo constantemente novas arestas de corte afiadas. | Mantém uma taxa de corte constante e não perde o fio nem fica “vitrificado” tão rapidamente como outros abrasivos. |
| Alta resistência | A estrutura eutética interligada proporciona uma excelente resistência mecânica. | Pode suportar as elevadas forças encontradas em operações pesadas de retificação e corte. |
| Boa dureza | Embora não seja tão duro como a alumina pura ou o carboneto de silício, a sua combinação de dureza e extrema resistência é o que o torna tão eficaz. | Ela consegue cortar metais duros de forma eficiente. |
Aplicações
A alumina fundida com zircónia é um abrasivo de elevada qualidade escolhido para as aplicações mais exigentes, principalmente na metalurgia.
-
Ferramentas abrasivas:
-
Discos de corte reforçados: Esta é uma aplicação importante. A sua resistência permite o corte rápido e durável de barras de aço, varões e outros materiais de elevada resistência à tracção.
-
Discos de retificação: Utilizados para retificação pesada, desbaste (remoção de imperfeições de peças fundidas) e condicionamento de biletes e placas de aço.
-
Abrasivos revestidos: Utilizados em cintas e discos de lixa de alto desempenho para metal e madeira, onde são necessárias uma longa vida útil e um corte agressivo.
-
-
Jateamento e preparação da superfície:
-
Utilizado como abrasivo reciclável para limpezas pesadas, rebarbação e criação de perfis superficiais em aço (por exemplo, na construção naval e em estruturas metálicas).
-
-
Refratários:
-
A sua elevada resistência à temperatura e tenacidade fazem dele um excelente agregado para betão refractário e tijolos de alto desempenho utilizados em fornos e estufas.
-
