Estudo de caso: Malha de nióbio para cesta de anodização de titânio

A Stanford Advanced Materials é uma fornecedora confiável de materiais avançados e tem estado na vanguarda do fornecimento de produtos especiais em uma série de setores por muitos anos. Mais recentemente, a empresa deu suporte a um projeto de fabricação de alta tecnologia para a produção de uma cesta de anodização de titânio; essa cesta especial para anodização de titânio exigia uma solução personalizada usando um tipo especial de malha de nióbio - uma solução prática para a necessidade crítica do setor de anodização de titânio.

Fig. 1 Malha de nióbio

O desafio

O projeto envolveu a criação de um protótipo de uma cesta de anodização de titânio que fosse resistente ao ambiente muito corrosivo e de alta temperatura no processo de anodização. Algumas das exigências técnicas dessa cesta eram as seguintes:

• Resistência à corrosão: A anodização de titânio envolve a imersão de peças de titânio em um banho eletrolítico em tensões muito altas e condições ácidas; os materiais da cesta devem, portanto, ser resistentes a essa corrosão.
• Integridade estrutural em altas temperaturas: Os processos de anodização e pós-refinamento são realizados em altas temperaturas. O material selecionado para fazer a cesta precisava manter a integridade estrutural sem se deformar ou enfraquecer nessas condições.
• Compatibilidade com o processo de anodização de titânio: O material deve suportar as peças de titânio e, ao mesmo tempo, manter tolerâncias dimensionais precisas para permitir um revestimento uniforme durante o processo de anodização.

O material que operava nessas condições precisava ser durável e não muito caro, mantendo todas as propriedades que possuía. A facilidade de uso exigida tornava esse cesto prático para as instalações de fabricação.

Fig. 2 Cesta de anodização de titânio

A solução

Depois de analisar cuidadosamente os requisitos do projeto, os consultores técnicos da SAM recomendaram o uso de malha de nióbio para a construção do protótipo do cesto de anodização. O nióbio foi escolhido para atender aos principais requisitos, tais como

1. Resistência à corrosão: O nióbio é altamente resistente à corrosão, principalmente em condições ácidas. Isso o torna ideal para uso em banhos de anodização. Ao contrário de materiais como o aço inoxidável, que pode sofrer corrosão ou degradação ao longo do tempo em tais ambientes, o nióbio mantém sua integridade estrutural e química durante todo o processo de anodização.

2. Estabilidade em altas temperaturas: A resistência do nióbio a altas temperaturas é muito boa e é importante para manter a estabilidade do cesto de anodização durante a fase de aquecimento do processo de anodização. Devido ao seu ponto de fusão muito alto (superior a 2.400°C), quando esse calor é aplicado, ele não se deforma nem perde a resistência.

3. Durabilidade e resistência: O nióbio combina resistência e flexibilidade de uma forma única. Ele pode ser fabricado em uma malha que é leve, mas forte, garantindo que a cesta seja durável e, ao mesmo tempo, capaz de suportar o peso das peças de titânio que estão sendo anodizadas.

4. Personalização: A SAM trabalhou em estreita colaboração com o cliente para projetar uma cesta de malha de nióbio personalizada usando as dimensões e os critérios de projeto especificados pelo cliente. A malha foi especialmente adaptada para garantir o melhor suporte possível para as peças de titânio durante a anodização, a fim de obter a máxima uniformidade e qualidade do revestimento anodizado.

Os resultados

O protótipo da cesta de malha de nióbio funcionou muito bem no processo de anodização do titânio. Os principais resultados do projeto foram:

• Custo-benefício: O custo do uso do nióbio foi relativamente acessível em comparação com outros materiais, como platina ou grafite, usados para cestas de anodização, que podem ser mais caros e de curta duração. A malha de nióbio os substituiu, oferecendo uma vida útil mais longa e trocas menos frequentes.
• Compatibilidade com anodização de titânio: O cesto apoiou as peças de titânio de forma eficaz durante a anodização, mantendo assim a espessura uniforme do revestimento. Esses são recursos muito importantes para a aparência, o desempenho e a durabilidade das próprias peças de titânio anodizado.

O que é malha de nióbio?

A malha é feita de nióbio, um metal de transição com excelentes propriedades em altas temperaturas e em condições corrosivas. A malha de nióbio é tecida ou expandida a partir de folhas de nióbio para formar um material semelhante a uma rede com fios finos e fibrosos capazes de suportar e segurar vários materiais.

Aplicações da malha de nióbio

O elemento nióbio apresenta excelente resistência à oxidação, à corrosão e a altas temperaturas, sendo, portanto, amplamente utilizado nos setores aeroespacial, eletrônico e de processamento químico.

• Aeroespacial: O nióbio é utilizado nos setores aeroespaciais porque oferece resistência a altas temperaturas e à corrosão, o que o torna o candidato perfeito para peças expostas a condições extremas.
• Processamento químico: A malha de nióbio é usada em reatores e outros equipamentos de processamento químico, onde sua resistência à corrosão é um fator essencial.

• Aplicações eletroquímicas: O nióbio é usado em células eletroquímicas e em outros usos eletroquímicos, onde sua resistência à corrosão e a altas temperaturas é considerada uma vantagem.
• Dispositivos médicos: O nióbio é usado em implantes e dispositivos médicos devido à sua biocompatibilidade; as aplicações exigem um material forte, mas não reativo.

Conclusão

Esse projeto deu à Stanford Advanced Materials a oportunidade de mostrar a capacidade da SAM de oferecer soluções de materiais com valor agregado para várias aplicações de fabricação avançada. A utilização da malha de nióbio para o protótipo da cesta de anodização de titânio resolveu muitos problemas críticos relacionados à corrosão, estabilidade em alta temperatura e durabilidade e, portanto, foi considerada a solução ideal para atender aos requisitos de anodização do cliente. A capacidade da SAM de fabricar e personalizar a malha de nióbio para atender às necessidades específicas do projeto aumentou ainda mais sua reputação como uma fonte confiável de materiais avançados no setor de fabricação de alta tecnologia.