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Pó de ferro O pó de ferro é um material ferroso versátil com diversas aplicações industriais e comerciais devido às suas propriedades magnéticas, alta resistência, ductilidade e variedade de tamanhos de pó disponíveis. Este guia detalha os diferentes tipos, especificações, métodos de fabricação, aplicações, preços, comparações e perguntas frequentes sobre o pó de ferro.

Visão geral do pó de ferro

O pó de ferro refere-se a grânulos finos de ferro metálico, geralmente com tamanho inferior a 500 mícrons. Ele apresenta alta permeabilidade e geralmente contém pequenas quantidades de elementos de liga, como silício, níquel, molibdênio ou cobre, para modificar as propriedades magnéticas ou estruturais.

Principais atributos que tornam os pós de ferro úteis em todos os setores:

  • Teor de ferro de alta pureza (>98%)
  • Morfologia de pó e tamanho de grão controlados
  • Faixa de valores de resistividade elétrica
  • Propriedades magnéticas ajustáveis
  • Boa usinabilidade e compressibilidade
  • Capacidade de personalizar a resistência mecânica
  • Disponibilidade em grandes quantidades comerciais
  • Custos de fabricação mais baixos do que o ferro sólido
  • Reciclabilidade de pó de sucata/resíduos

Com a projeção de que a demanda global chegue a 800 quilos de toneladas por ano, a produção e a variedade de pó de ferro continuam aumentando, impulsionadas pelas aplicações nos setores automotivo, elétrico e de brasagem.

Tipos de composições de pó de ferro

O pó de ferro é comumente categorizado por composição, processo de fabricação, formato da partícula, tamanho do pó e densidade do pó:

Tabela 1: Principais tipos de composições de pó de ferro

TipoDescrição
Ferro carbonílicoPó ultrafino de alta pureza produzido por decomposição de pentacarbonil de ferro
Água atomizadaFabricado por atomização de ferro fundido bombeado através de um bocal; formas irregulares
EletrolíticoDepositado em cátodos a partir de soluções aquosas de sais de ferro
Ferro reduzidoProduzido a partir de carepa de laminação por meio da redução de H2/CO a 400-700°C
RecozidoPó macio gerado por recozimento de pó eletrolítico/atomizado com água
LigadoPequenas adições de Si, Al, Cu, Mo para modificar as propriedades do pó
Ferro isoladoCada partícula é revestida com uma camada isolante inorgânica
Ferro de areiaPedaços irregulares feitos por esmagamento/moagem de ferro fundido

Forma: São vistas predominantemente partículas esféricas, dendríticas, granulares e irregulares.

Tamanho: Entre 10 mícrons e 1 milímetro; quanto menor, mais caro.

Densidade aparentePó compacto: 2 g/cc levemente compactado, até 4 g/cc para pó compactado por pressão.

Além da composição, as propriedades são determinadas pelos métodos de produção de pó e pós-processamento, como recozimento, revestimentos ou adição de lubrificantes.

Principais características e propriedades de Pó de ferro

O pó de ferro disponível no mercado apresenta um amplo espectro de características físicas, químicas, elétricas e magnéticas:

Tabela 2: Propriedades do pó de ferro e métodos de medição de teste

PropriedadeValores típicosMétodos de teste
Composição química>98% Fe, <0,8% O2, <0,1% N2, <0,1% CAnálise de combustão, XRF
Densidade aparente2-4 gr/ccMedidor de vazão Hall
Densidade da torneiraAté 6,5 gr/ccfração de ligação
Taxas de fluxoA coesão afeta o fluxo de pó sob gravidadeMedidor de vazão Hall
CompressibilidadeCompressão verde de 35-65% típicaTestes de ferramentas de prensagem
Perda de hidrogênioAbaixo de 150 ppm do recozimentoMétodo de fusão com gás inerte
Permeabilidade70-150 para ferro recozidoTeste de histerese
Resistividade10-18 μOhm-cm; a liga reduzMétodo de quatro sondas
Fator de perdaAbaixo de 15 kW/m3 a 10 kHzGráfico de histerese
DurezaAté 90 HRB após a sinterizaçãoDureza Rockwell

Principais fatores que determinam a adequação para uso industrial:

  • Características do fluxo
  • Consistência da densidade
  • Potencial magnético
  • Facilidade de fabricação
  • Nível de pureza
  • Distribuição do tamanho das partículas
pó de ferro
Pó de ferro Material 3

Processos de produção de pó de ferro

As principais rotas de fabricação para gerar diferentes graus de pó de ferro são:

Tabela 3: Visão geral dos principais processos de produção de pó de ferro

MétodoDescriçãoSaída típica
Atomização de gásFluxo de ferro fundido desintegrado por jatos de nitrogênio/argônioPó esférico fino
Atomização da águaA água de alta pressão quebra o ferro fundido em grânulosPó dendrítico irregular
EletróliseÍons de ferro de uma solução aquosa banhados no cátodoDepósitos esponjosos leves
Decomposição de carbonilaCraqueamento térmico de pentacarbonil de ferroPó ultrafino de alta pureza
Cominuição mecânicaBritagem e moagem de ferro fundido/porcoPó de tamanho de grão grande
Redução de hidrogênioPó de óxido de ferro reduzido em atmosferas de hidrogênioPó poroso menos denso
EletrodeposiçãoEletrodeposição de ferro em cátodos a partir de ânodos solúveisPó denso e aderente

Os processos secundários de pós-produção, como recozimento, trituração, classificação, revestimento e lubrificação, podem modificar ainda mais as propriedades do pó, como tamanho do grão, forma, densidade e características de fluxo.

Tabela 4: Fornecedores do setor de equipamentos e sistemas de fabricação de pó de ferro

EmpresaOfertas
BASFEquipamento de atomização de gás
Sandvik OspreySistemas turnkey de atomização de água
ItalprocessUnidades de redução de hidrogênio
Granulados ECKARecozimento, trituração, classificação
HöganäsSoluções completas de produção de pó
KastwelEquipamento de processamento de pó

As capacidades de produção de 200 a 2000 kg/hora são típicas de plantas de redução baseadas em gás, água e hidrogênio.

Aplicações e usos do pó de ferro

As principais aplicações industriais e usos comerciais do pó de ferro incluem:

Tabela 5: Principais áreas de aplicação do pó de ferro

SetorFormulários
AutomotivoEngrenagens de metal em pó, rolamentos de motor, componentes de bombas de óleo, pastilhas de freio, peças de fricção
ElétricaFerrites, indutores, blindagem eletromagnética, contatos
ConstruçãoMatéria-prima de revestimento em pó para acabamentos em substratos metálicos
FabricaçãoMoldagem por injeção de pó de peças complexas em formato de rede
FiltragemTratamento de água usando meios de ferro para remoção de contaminantes de arsênico e cromo
ImpressãoPós de toner para fotocopiadoras, impressoras a laser
SoldagemAglutinante em misturas de fluxo de soldagem exotérmica que geram calor
MetalurgiaA adição de pó de ferro melhora as propriedades mecânicas de aços sinterizados
QuímicaUsado como catalisador e fonte de pigmento
LubrificantesAditivo de controle de fricção para fluidos de freio, óleos de transmissão
MicroondasMaterial com perdas de ferro para absorção de ondas eletromagnéticas

Desses, a metalurgia do pó e a fabricação de componentes de fricção são responsáveis por mais de 50% do consumo de pó de ferro atualmente.

Especificações do pó de ferro

O pó de ferro é comercializado em vários graus padrão definidos pelo tamanho, forma, densidade e composição das partículas:

Tabela 6: Especificações típicas dos tipos de pó de ferro disponíveis

AtributoFaixa
Faixa de tamanho (mícrons)10 a 500
FormaEsférico, granular, dendrítico
Elementos de ligaCu: 1-4%, Mo: 0,2-5%, Si: 0,1-6%
Densidade aparente (g/cc)2-4.5
Densidade da torneira (g/cc)até 6,5
Ensaio mínimo de ferro98%
Oxigênio máximo0.8%
Nitrogênio máximo0.1%
Teor de umidade<0,1 wt %
Taxas de fluxoA coesão afeta o fluxo de pó sob gravidade

Além desses, a carburação e o pó de ferro isolado têm subconjuntos especiais de especificações de grau adaptados a aplicações exclusivas.

Padrões internacionais para pó de ferro

O pó de ferro comercializado globalmente está em conformidade com os parâmetros de qualidade estabelecidos de acordo com os padrões industriais:

Tabela 7: Principais padrões internacionais de grau de pó de ferro

PadrãoPrincipais aspectos definidos
ISO 4491Método para determinar empiricamente as taxas de fluxo de pó usando o medidor de fluxo Hall
ISO 4490Procedimentos de medição da densidade aparente e da densidade de toque
ISO 4497Técnicas de peneiramento para determinar a distribuição do tamanho das partículas
ASTM B831MMétodos de teste padrão para distribuição de tamanho de partícula de pós metálicos por peneiramento
JIS Z 2508Norma japonesa que especifica métodos para determinar as características de compressão e densidade verde
DIN 51733Procedimentos de teste padrão alemães para avaliar as propriedades de fluxo de pó

Fabricantes de boa reputação têm certificações de qualidade como a ISO 9001 e laboratórios totalmente equipados para validar as propriedades químicas, funcionais e físicas durante a produção e para a aceitação do usuário.

Fornecedores e preços

Como um produto de commodity em massa produzido pelos principais fabricantes de pó metálico, o preço atual do pó de ferro varia de $1,5 a $5 por quilograma baseado em:

Tabela 8: Principais fatores determinantes do preço do pó de ferro

ParâmetroImpacto no preço
Processo de produçãoEletrolítico e carbonílico mais caros
Nível de purezaA pureza mais alta gera um prêmio
Densidade do póAumenta com mais compressibilidade
Tamanho da partículaO pó mais fino custa mais
Quantidade de compraPedidos em massa dão descontos
Consistência do produtoTolerâncias de distribuição apertadas aumentam o custo
Elementos de ligaA maioria dos graus de liga tem custo adicional
LocalizaçãoO frete regional e as taxas afetam

Tabela 9: Principais fornecedores globais e faixas de preço típicas para seus pós de ferro

EmpresaFormulários de produtosFaixa de preço
HöganäsAtomizado com água, pré-ligado$1.8-$3.5/kg
BASFCarbonila, eletrolítica, atomizada com água$2-$4.8/kg
Rio TintoÁgua atomizada, recozida e reduzida a hidrogênio$1.7-$3/kg
CNPCEletrolítico, graus de liga$1.5-$2.5/kg
Aço JFECarbonila, atomizada com liga$2-$5/kg
Sandvik OspreyGás atomizado$3.5-$5/kg
AMETEKRevestimento fino de aço inoxidável$5-$7/kg

Os preços dependem dos volumes anuais contratados e da largura da especificação garantida. Ao adquirir pó de ferro, priorize a consistência e a certificação da qualidade em vez de simplesmente buscar os menores níveis de preços cotados.

Prós e contras de Pó de ferro

Tabela 10: Comparação entre as vantagens e limitações dos pós de ferro

VantagensDesvantagens
Material e processamento econômicosPode não corresponder às propriedades fundidas/forjadas
Facilmente moldado em formas de redeMenor resistência do que as ligas de aço
Faixa de permeabilidades magnéticasPropenso a enferrujar sem acabamentos de proteção
Maior ductilidade do que a maioria das ferritasFormabilidade limitada para fabricação de chapas metálicas
Processar sucata reciclávelPrecauções necessárias para o manuseio do pó
Uniformidade personalizável por meio de processamentoPossibilidade de variabilidade de propriedades entre lotes

Para peças pequenas e complexas, como engrenagens e rodas dentadas, a rota da metalurgia do pó oferece benefícios significativos de custo, mesmo considerando a menor resistência mecânica. Mas para grandes fabricações estruturais, a fundição tradicional ou o processamento de deformação do aço é melhor.

pó de ferro
Pó de ferro Material 4

Perguntas frequentes

Q. Como o pó de ferro é classificado com base no tamanho das partículas?

O pó de ferro é classificado comercialmente por malhas em:

  • Classes grossas - abaixo de 100 mesh (149 mícrons)
  • Grau fino - 100 a 400 mesh (37 a 149 mícrons)
  • Grau ultrafino - acima de 400 mesh, abaixo de 37 mícrons

Q. Quais classes fornecem o pó de ferro de maior pureza?

Níveis de pureza acima de 99,5% são possíveis com carbonil e pó de ferro eletrolítico. Os métodos de atomização geram pureza >98%.

Q. Qual é a diferença entre densidade aparente e densidade de toque?

A densidade aparente refere-se ao empacotamento solto medido após uma agitação suave, enquanto a densidade de batida é o aumento da compactação obtido após a batida mecânica do cilindro de medição carregado.

Q. Por que a taxa de fluxo é um parâmetro importante do pó de ferro?

Um bom fluxo de pó garante facilidade, consistência e adequação à automação para processos de moldagem de peças e metalurgia, como a moldagem por injeção de metal, em que o material deve fluir livremente por gravidade para as matrizes.

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