Engenharia de microestrutura em varistor à base de ZnO: evidências de homogeneidade e correlação com reações químicas

Abstract

ResumoA infl uência de reações químicas específi cas sobre o desenvolvimento microestrutural em varistores à base de ZnO é abordada a partir de um enfoque inovador. A relação entre alguns óxidos aditivos e suas reações com ZnO são revisitadas considerando o efeito dos produtos sobre a distribuição de fases na microestrutura. A formação de óxidos policátions e suas características com relação à habilidade em modifi car o grau de homogeneidade microestrutural foram utilizadas para melhorar características microestruturais específi cas. Nesta análise foram consideradas o foram classifi cados como sem atuação direta sobre o desenvolvimento microestrutural. A disponibilidade do óxido Bi 2 O 3 foi considerada como um precursor de heterogeneidade, enquanto que o Zn 7 Sb 2 O 12 foi considerado um precursor de homogeneidade. Neste sentido, um compósito cerâmica-cerâmica foi preparado por meio da adição (10% em peso) do óxido tipo espinélio com estequiometria Zn 4 MnCoCrSb 2 O 12 ± δ a uma composição adequada ao desenvolvimento de varistores. O compósito foi sinterizado a 1160 o C pôr duas horas, sendo resfriado a partir da temperatura de sinterização até à temperatura ambiente. Homogeneidade microestrutural e propriedades elétricas signifi cativas são desenvolvidas, sendo que o número de grãos de ZnO contendo maclas é aumentado de forma substancial. A textura destes grãos foi investigada através da análise digital da imagem de micrografi a eletrônica de varredura. A correlação entre a população de grãos contendo maclas com homogeneidade microestrutural é discutida. Palavras-chave: processamento cerâmico, compósito, varistor, microestrutura, macla. AbstractThe infl uence of specifi c chemical reactions on microstructural features in ZnO based varistors is reported from a new approach. These reactions are revisited taking into account their effects on the phase distribution in the microstructure. From this reaction, the formation of structures and its characteristics in according to its ability to form heterogeneous or homogeneous characteristics at microstructure were used to classify these oxides. In prepared through the addition (10 wt.%) of spinel type oxide with stoichiometry Zn 4 MnCoCrSb 2 O 12±δ to an adequate composition for varistor development. The composite was sintered at 1160 o C during 2 h, being cooled from the sintering temperature to room temperature. High microstructural homogeneity and excellent electrical properties are developed, since that the number of ZnO twinned grains is increased. The texture of these grains was investigated by digital analysis of the image of the scanning electron microscopy micrograph. The correlation between twinned ZnO grains and the degree of microstructural homogeneity of the composite is discussed.

Caracterização química, mecânica, elétrica e microestrutural de resíduo de para-raios da região de Blumenau

“…Estes elementos são denominados varistores, que são componentes eletrocerâmicos com comportamento não-linear, com alta capacidade de absorção de energia (90 até 120 kJ/cm 3 ), em uma faixa específica de tensão elétrica, aplicados para a proteção de uma variedade de dispositivos eletroeletrônicos e de sistemas elétricos de potência. Contudo, as propriedades elétricas dos varistores de ZnO podem ser melhoradas por meio da aditivação de pequenas quantidades de óxidos metálicos tais como, por exemplo, o Bi 2 O 3 , Sb 2 O 3 , MnO 2 , Cr 2 O 3 , Pr 6 O 11 e CoO [10][11][12][13]. Normalmente, após alguns anos de utilização nas redes elétricas, estes componentes devem ser substituídos para garantir a segurança dos demais componentes do sistema, bem como dos usuários de energia elétrica.…”