Desafio do Cliente
O instituto suíço enfrentou limitações críticas com cadinhos convencionais de alumina e grafite em seus processos de sinterização de cerâmica de ultra-alta pureza (1700°C+):
- Riscos de Contaminação: Cadinhos de alumina lixiviavam íons alcalinos em pós cerâmicos, comprometendo a pureza do material para componentes aeroespaciais.
- Falhas por Choque Térmico: Cadinhos de grafite rachavam após 50 ciclos térmicos, causando perda de amostras em experimentos caros de P&D.
- Ineficiência do Processo: Substituições frequentes e ciclos de limpeza atrasaram os cronogramas dos projetos em 30%.
Principais Pontos Problemáticos:
- Incapacidade de manter a pureza do material em P&D de alto valor.
- Curta vida útil em ambientes de ciclagem térmica extrema.
- Altos custos de experimentos fracassados e tempo de inatividade.
Solução Kegu
Kegu desenvolveu cadinhos de carboneto de silício (SiC) sinterizados sem pressão sob medida para aplicações de ultra-limpeza e alta temperatura:
Inovações Técnicas
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Design Otimizado para Pureza
- Composição do Material: SiC 99,9% puro (teor de impurezas metálicas <50 ppm), certificado pelo Centro Suíço de Eletrônica e Microtecnologia (CSEM).
- Acabamento da Superfície: Polido para Ra ≤ 0,5μm para minimizar a adesão do pó e garantir fácil limpeza.
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Desempenho em Ambientes Extremos
- Faixa de Temperatura: Estável da temperatura ambiente a 1800°C, suportando mais de 1000 ciclos térmicos (-20°C a 1800°C) sem rachaduras.
- Resistência à Corrosão: Não afetado por fluxos agressivos (por exemplo, Na2CO3, K2O) usados na síntese de cerâmica.
- Condutividade Térmica: 140 W/m·K, permitindo aquecimento uniforme e reduzindo o tempo de sinterização em 20%.
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Rastreabilidade e Controle de Qualidade
- Pureza da Matéria-Prima: Pó de SiC proveniente de depósitos de quartzo ultra-limpos (mineração com certificação ISO 14001).
- Processo de Produção: Sinterização a vácuo a 2200°C por 20 horas sob atmosfera de argônio para eliminar defeitos induzidos por oxigênio.
- Protocolo de Teste:
- Análise XRF para pureza elementar (conduzida pela SGS Suíça).
- Teste Dyne para compatibilidade de energia superficial com suspensões cerâmicas.
Colaboração em P&D
- Protótipos Personalizados: Co-desenvolvimento de mini-cadinhos de 50mm³ para experimentos de sinterização em microescala.
- Compartilhamento de Dados: Forneceu dados de imagem térmica em tempo real durante os testes de sinterização do cliente.
- Suporte de Treinamento: Realizou um workshop técnico sobre manutenção de cadinhos de SiC para a equipe de pesquisa do cliente.
Resultado
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Melhorias na Pureza e no Processo
- Contaminação Eliminada: Lixiviação de íons alcalinos reduzida de 1000 ppm para <50 ppm, atendendo aos padrões de materiais aeroespaciais (por exemplo, ASTM F2924).
- Eficiência de Sinterização: Tempo de ciclo reduzido de 48 horas para 38 horas, acelerando a produção de P&D.
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Ganhos de Custo e Confiabilidade
- Vida Útil Estendida para Mais de 1000 Ciclos: 20x mais longa do que os cadinhos de grafite, reduzindo os custos de substituição em 95%.
- Taxa de Falha Experimental Reduzida em 85%: Desempenho consistente na ciclagem térmica eliminou a perda de amostras.
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Impacto no Mercado
- Os novos compósitos cerâmicos do cliente (desenvolvidos usando cadinhos Kegu) ganharam o Prêmio Suíço de Tecnologia de 2024 por inovação aeroespacial.
- Kegu foi listada como fornecedora preferencial no banco de dados de compras públicas do cliente para materiais de alta pureza.
Comparação de Dados Chave
Parâmetro | Cadinhos Kegu SiC | Cadinhos Tradicionais de Alumina | Cadinhos de Grafite |
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Temperatura Máxima de Serviço | 1800°C | 1600°C | 1500°C |
Ciclos Térmicos (até a falha) | Mais de 1000 ciclos | 50 ciclos | 50 ciclos |
Lixiviação de Íons Alcalinos | <50 ppm | Mais de 1000 ppm | N/A |
Redução do Tempo de Sinterização | 20% |
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