A OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS DE CARBONO VÍTREO E GRAFITE

OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS DE CARBONO VÍTREO E GRAFITE

D. C. Silva1* (IC), F. D. Origo2 (PG)

1Universidade Federal de São Paulo, São José dos Campos – SP

2Instituto de Estudos Avançados – Divisão de Fotônica, São José dos Campos – SP

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Palavras Chave: Carbono Vítreo, Grafite, Compósito, Tribologia

Introdução: O Carbono Vítreo destaca-se por suas diversas características como dureza, baixa massa específica, biocompatibilidade e estabilidade química, o que o tornam um material muito versátil devido à sua ampla aplicabilidade, sendo utilizado como material refratário, moderador para reatores nucleares, eletrodos, tubeiras de foguetes e artefatos de uso médico como as válvulas cardíacas e hidrocefálicas. Outro material utilizado neste trabalho foi o Grafite, um material condutor elétrico com ótimas propriedades tribológicas, muito utilizado como lubrificante sólido. Neste estudo, realizou-se teste de atrito das amostras utilizando um tribômetro, a partir da técnica pino sobre disco. As propriedades tribológicas do compósito já foram estudadas anteriormente por Hokao et. al. (Hokao 2000), com o carbono vítreo monolítico na forma de camada fina e não como amostras espessas (bulk) como foi feito no projeto atual. Naquele trabalho, mostrou-se que a mistura dos dois materiais gera um compósito com coeficiente de atrito ainda mais baixo que os materiais isoladamente. O objetivo deste trabalho foi produzir e estudar compósitos de Carbono Vítreo/Grafite que sejam compactos e homogêneos a partir da tecnologia do pó para obter amostras mais espessas.

Materiais e Métodos: O material utilizado foi o pó obtido através da moagem de peças de Carbono Vítreo Monolítico (CVM) anteriormente preparadas no IEAv a partir da carbonização de resina furfurílica, e pó de grafite SGL do tipo HLM-85 fornecido pelo IAE/CTA. A primeira etapa foi a moagem das peças de CVM para obtenção do pó. Para isso utilizou-se dois moinhos em sequência, um moinho de baixa energia (100 RPM) e um moinho de alta energia (200 RPM). Após a moagem, fez-se a mistura do pó de CVM e o pó de Grafite em diferentes proporções. Feita a mistura, realizou-se a prensagem do pó obtendo 7 diferentes proporções (0%, 5%, 15%, 25%, 50%, 75%, 100% em porcentagem de grafite). A próxima etapa foi a carbonização a 1050°C das amostras em um forno tubular com atmosfera inerte e temperatura controlada. E por fim, o polimento para dar acabamento às amostras. Para a caracterização do material, foram feitas análises no microscópio óptico utilizando polarizadores a fim de observar a homogeneidade do material; análise da porosidade através do método de Arquimedes; Rugosidade e por fim a tribologia para obter o coeficiente de atrito de cada amostra.

Resultados e Discussões: Em relação à homogeneidade, as imagens nos mostraram que algumas regiões havia mais concentração de um material do que outro. A porosidade variou entre 25% e 36%, sendo a amostra de 25% de grafite a menos porosa. A rugosidade foi relativamente alta, os valores de Ra oscilaram entre 1,3 e 3,8 micrometros, e os valores de Rz oscilaram entre 9 e 25 micrometros, as amostras menos rugosas foram as de 25% e 100% de grafite. Por fim, a tribologia nos mostrou que o coeficiente de atrito das amostras não variou muito, sendo a de 100% de grafite a amostra que obteve o menor coeficiente de atrito.