Processamento de cerâmicas tipo Al2O3-MgAl2O4 por radiação de microondas

Abstract

Nos dias atuais, onde a demanda por processos sintéticos, menos poluentes e mais eficientes, têm sido considerados muito relevantes devido a aspectos ambientais e econômicos, o uso de reatores a microondas tem se mostrado muito promissor. Dentre diversas aplicações, a radiação de microondas tem sido utilizada como uma nova rota de processamento de materiais cerâmicos. Neste trabalho, foi realizada a síntese e a sinterização de um material cerâmico compósito utilizando radiação de microondas. Alumina foi utilizada como a matriz cerâmica e concentrações de 25%, 50% e 75% de areia ferrosa com propriedades eletromagnéticas foram adicionadas a alumina. Corpos de prova deste material cerâmico foram sinterizados em 30, 60 e 90 minutos em microondas. Tratamento térmico em forno elétrico também foi realizado a fim de comparação com o método proposto neste trabalho. As principais técnica de análise utilizadas neste trabalho foram: picnometria e método de Arquimedes (para determinação da densidade), retração volumétrica, microscopia eletrônica de varredura, difratometria de raios-X (com análise quantitativa de fases por Rietveld), perda dielétrica e permissividade dielétrica. Os resultados obtidos mostram que este material desenvolveu fases cristalinas de estruturas tipo espinélio, anortitas e fases oxidas de alumínio e ferro, apresentando altos valores de constante dielétrica. O tratamento por radiação de microondas apresentou-se como uma opção alternativa aos tratamentos térmicos convencionais, utilizando tempos de síntese e sinterização reduzidos, além de atingir temperaturas muito elevadas. Os resultados mostraram que o material desenvolvido pode ser aplicado na indústria de microeletrônica

Nowadays, where demand for synthetic processes, cleaner and more efficient, has been considered very important due to environmental and economic aspects, the use of microwave reactors have been very promising. Among many applications microwave radiation has been used as a route for processing ceramic materials. In this study, we performed the synthesis and sintering of a ceramic composite material using microwave radiation. Alumina was used as the ceramic matrix and concentrations of 25wt%, 50wt% and 75wt% of sand with ferrous electromagnetic properties were added to alumina. Specimens were microwave sintered during 30, 60 and 90 minutes. Heat treatment in an electric furnace was also performed for comparison with the method proposed in this work. The main analysis techniques used in this study were: He-picnometry, scanning electron microscopy, X-ray diffraction (with quantitative phase analysis by Rietveld), dielectric loss and dielectric permittivity. The results revealed that the material developed crystalline phases of spinel-type structures, anorthite phases, aluminum and iron oxides, with high dielectric constant. The treatment by microwave radiation was presented as an alternative to conventional heat treatments, with reduced synthesis and sintering times at high processing temperatures. The results showed that the developed material can be useful for microelectronic applications