Sinterizado de polvos de cobre, usados para reparar fracturas en piezas de cobre

Abstract

Sintering is a thermal treatment normally used to produce parts from different types of powders and it’s a phenomenon that had been studied since the 50’s. Mechanisms and diffusion paths for several materials have already been established. However, the use of sintering powders to repair fissures on solid materials had rarely been studied. The aim of this work is to study the solid state sintering of copper powders filling artificial cracks in a bar of solid copper. Sintering is carrying out in an electrical furnace under hydrogen atmosphere at different temperatures, from 950 to 1050ºC. The powder used to fill cracks is a commercial atomized copper powder with a wide particle size distribution 0-63 μm. Sintering of particles have been evaluated at the boundary of the solid bar and at the center of the crack by scanning electronic microscopy (SEM). It was observed that particles sintered well on the wall’s surface of the artificial crack. Larger densification reached by the smaller particles and higher sintering temperatures creates defects inside the crack. Those defects are consequence of the constrain sintering and the necks developed during the thermal cycle could be broken by the higher stresses generated during larger densification.

La sinterización es un tratamiento térmico, normalmente se utiliza para producir piezas de diferentes tipos de polvos; es un fenómeno que ha sido estudiado desde los años 50. Los mecanismos y las vías de difusión de diversos materiales ya se han establecido. Sin embargo, el uso de polvos de sinterización para reparar grietas en materiales sólidos rara vez se había estudiado. El objetivo de este trabajo es estudiar la sinterización en estado sólido de polvos de cobre, rellenar grietas artificiales en una barra de cobre sólido. La sinterización se lleva a cabo en un horno eléctrico en atmósfera de hidrógeno a diferentes temperaturas, desde 950 hasta 1050°C en intervalos. El polvo usado para rellenar grietas es un polvo comercial de cobre atomizado con un tamaño de partícula amplia distribución 0-63 micras. La sinterización de las partículas ha sido evaluada en el límite de la barra sólida y en el centro de la grieta por microscopía electrónica de barrido (SEM). Se observó que las partículas sinterizan bien en la superficie de la pared de la grieta artificial. Hay también una mayor densificación alcanzada por las partículas más pequeñas y a altas temperaturas de sinterización crea defectos en el interior de la grieta. Estos defectos son consecuencia de la sinterización de las paredes y las partículas, los límites y los cuellos de las partículas se desarrollaron durante el ciclo térmico, pero pueden ser desprendidos o separados por la mayor tensión generada durante el más alto nivel de densificación.