Obtenção de substratos cerâmicos no sistema Si-Al-O-N-C empregando polissiloxanos e carga de Si e Al2O3

Abstract

A técnica de processamento de colagem por fita (tape casting) tem sido amplamente utilizada na obtenção de cerâmicas para diferentes aplicações: substratos cerâmicos e estruturas planares em multicamadas para circuitos integrados e capacitores; eletrólitos sólidos para células a combustível e sensores; cerâmicas piezoelétricas para atuadores e transdutores; membranas de separação para micro-filtragem; compósitos estruturais e trocadores de calor. Neste trabalho, a técnica convencional de colagem por fita foi adaptada com a utilização do processo de pirólise controlada de misturas de polímeros e carga, empregando-se polissiloxanos e cargas de silício e alumina nas suspensões. Foram preparadas suspensões com 60% vol. de fase polimérica (polissiloxanos e metil-trietoxi-silano) e 40% vol. de carga (Si e Al2O3), com diferentes concentrações dos polímeros e das cargas. As amostras na forma de substratos foram pirolisadas em atmosfera de nitrogênio a 1400 °C/2 h e 1500 °C/2 h, sendo convertidas em materiais cerâmicos no sistema Si-Al-O-N-C. O processo de pirólise foi caracterizado até a temperatura de 1000 ºC por análise termogravimétrica. As cerâmicas foram caracterizadas quanto às fases formadas, microestrutura, massa específica aparente e condutividade térmica. Os substratos cerâmicos apresentaram porosidade relativamente alta (entre 12 e 22%) e baixa condutividade térmica (entre 3 e 8 W/m.K), sendo constituídos por fases cristalinas de beta-SiC, Si2ON2, O'-SiAlON, Al2O3, mulita e fase amorfa de SiOC; o Si foi observado nas amostras pirolisadas a 1400 ºC.

Efeito da adição de polímero precursor cerâmico na sinterização de alumina

“…4 mostra a curva de retração linear em função da temperatura para a amostra A10. Nota-se um pequeno declive em torno de 800 °C, que pode ser devido à volatilização [32]. Por outro lado, Si 2 Al 4 O 4 N 4 é um material de relevante importância, já que possui boa resistência à flexão e alta resistência ao desgaste.…”

“…Há também a liberação de CH 4 e H 2 , com a "ceramização" do material. "Ceramização" na pirólise corresponde à fase do processo na qual ocorre a conversão do material de estrutura polimérica para estrutura cerâmica amorfa ou cristalina [32]. A massa remanescente a 1350 ºC foi de aproximadamente 73%.…”

Processing of Ceramics from Polysil(sesquioxane)‐Type Precursors: Coatings, Tapes, Tailored Surfaces, and Porosity Control

“…Other material systems to be suitable for tape casting were alumina‐filled precursors, [ 49 ] and β‐SiC/SiAlON composite tapes resulted from Al‐ and Si‐filled precursors. [ 50 ] In ref.…”

Recobrimentos à base de mulita em refratário de carbeto de silício obtidos a partir de PMSQ [POLI (METILSILSESQUIOXANO)] e alumínio

“…Esses compostos ao se formar, sofrem expansão volumétrica, que pode ser projetada para compensar a elevada retração e aumentar o rendimento cerâmico (razão entre a massa do polímero e da cerâmica resultante)15,96 . Cargas cerâmicas como: Al 2 O 3 e Si, quando adicionadas a polissiloxanos, durante a pirólise, formam matrizes de SiAlON, mulita e borossilicato97 Outros aspectos que estão relacionados ao emprego de cargas reativas são: o aumento do rendimento cerâmico e a possibilidade de preparação de compósitos cerâmicos não obtidos facilmente por meio das técnicas convencionais12 . Quando pirolisados ao ar, os polissiloxanos convertem-se em SiO 2 amorfa, em temperaturas ~ 800°C.…”