INFLUÊNCIA DO ADITIVO Mg2+ NAS CARACTERÍSTICAS DO SnO2 PARTICULADO E SINTERIZADO

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Os estudos sobre características de superfície do SnO2, assim como a ação de aditivos de superfície nas características macroscópicas e na sinterização de SnO2 utilizaram íons Mg2+ como agente dopante. Isto se deve ao fato de que o óxido de magnésio é alcalino, ao passo que o óxido de estanho apresenta característica acentuadamente ácida. Assim, a presença de magnésio na superfície de SnO2 pode ser estudada através das respostas macroscópicas, como modificação de ponto isoelétrico ou evolução da área específica (PEREIRA, GOUVEA, 2003).

O óxido de estanho apresenta alta estabilidade química, ao passo que o óxido de magnésio é bastante solúvel. Sendo ele o “contaminante”, sua remoção é absolutamente viável após sua utilização como aditivo de densificação, uma vez que ele cumpre seu papel em função da segregação na superfície. O agente lixiviante atua somente na superfície, portanto, espera-se a remoção efetiva do óxido solúvel (CASTRO, PEREIRA, GOUVEA, 2007)

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Revisão bibliográfica

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Óxido de estanho

Com densidade de 6,95 g/cm³, o óxido de estanho é extraído da cassiterita, o único minério de interesse comercial do estanho. Os principais fornecedores mundiais de SnO2 são a China (25 %), a Indonésia (17 %) e o Brasil (15 %) (SILVA, 2004).

Sua estrutura cristalina com coordenação 6:3, com valores de a=4,737 Å e c=3,185 Å, cada átomo de estanho está rodeado por seis átomos de oxigênio que ocupam os vértices de um octaedro regular e cada átomo de oxigênio é cercado por três de estanho, situados nos vértices de um triângulo equilátero. A Figura 1 mostra a célula unitária do óxido de estanho (PORSANI, 2015).

Figura 1-Estrura do óxido de estanho. Em cinza o estanho e preto o oxigênio.

[pic 2]

Fonte: Adaptado de FLORIANO,2009.

Há uma considerável variedade de técnicas de síntese do SnO2, como co-precipitação, oxidação, combustão, síntese hidrotermal e método dos precursores poliméricos.

Devido às suas propriedades de alta estabilidade química e resistência ao choque térmico, existe o alto interesse em sinterização desse óxido incorporando homogeneamente dopantes promotores de densificação e com caraterísticas seletivas e sensitivas para a utilização em sensores de gases, filmes protetivos, varistores elétricos e refratários para a indústria vidreiras.

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Sinterização

A sinterização é o tratamento de térmico no qual um material poroso ou em pó, já formado numa forma desejada, é convertido num sólido útil. O processo de sinterização teve suas origens na civilização antiga de milhares de anos atrás, obteve um rápido avanço depois de meados dos anos 1940 com o controle e estabilização do processo pelo desenvolvimento da teoria e prática da sinterização moderna (RAHAMAN, 2008).

A sinterização é resultado do aquecimento da massa consolidada de partículas, na forma de corpo verde ou em pó compacto, a uma temperatura que está entre aproximadamente 50% e 80% da temperatura de fusão (RAHAMAN, 2008).

A essas temperaturas ocorre a união das partículas e diminuição da porosidade do corpo por difusão atómica. Este tipo de sinterização é denominado como sinterização no estado sólido.

Para muitas cerâmicas policristalinas, propriedades como, densidade e microestrutura são inviáveis por meio da sinterização no estado sólido, ou a temperatura de sinterização no estado sólido é demasiado elevada para o processo de fabricação a que se destina. Uma vez que a temperatura é suficientemente elevada para fundir componentes presente do compactado, caracteriza-se uma sinterização com fase líquida, onde o líquido fornece um caminho de alta difusividade para o transporte da matéria para os poros a fim de promover a densificação do corpo cerâmico. (RAHAMAN, 2008).

Assim como todos processos termodinâmicos, a sinterização resulta na redução da energia livre do sistema, por meio da eliminação das superfícies do compactado a verde por contornos de grão de menor energia no corpo sinterizado.

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Métodos de Caracterização

A seguir segue uma breve revisão sobre os princípios das técnicas de caracterização que foram empregadas até o presente momento para o desenvolvimento da pesquisa.

- Picnometria a gás Hélio

A picnometria é um método utilizado para determinação da densidade real de partículas e volume verdadeiro de um sólido, mesmo que poroso, por variação da pressão de gás numa câmara de volume conhecido. Devido ao pequeno tamanho dos átomos e sua característica inerte, o Hélio é utilizado para esta análise, penetrando facilmente nos poros (acessíveis) da amostra, permitindo, assim, determinar a densidade do sólido com mais acurácia (LABGRAN, 2002).

O picnómetro de hélio é constituído por duas câmaras de volumes conhecidos (por calibração prévia): a câmara onde se coloca a amostra e a câmara de expansão, ligadas por uma válvula (válvula de expansão). Conhecendo-se o volume da câmara que contém a amostra, o volume de gás injetado, pode-se calcular o volume da amostra e posteriormente sua densidade com a adição da massa da amostra no cálculo, assim como mostra as equações 1 e 2 abaixo.

Equação 1[pic 3]

Onde, Vs:é o volume da amostra; Va: volume da câmara da amostra; Ve: volume da câmara de expansão.

Equação 2[pic 4]

Sendo, Ds: densidade da amostra; Vs: volume da amostra.

Antes de iniciar a análise propriamente dita, a amostra, colocada na respectiva câmara, é sujeita a um processo de desgaseificação que consiste em repetidas purgas com hélio, para remoção de impurezas e humidade que eventualmente possa conter.

- Análise termomecânica TMA (dilatômetria)

A dilatômetria, também chamada de TMA (análise termomecânica) determina mudanças dimensionais de sólidos,