Sinterização de zircônia, hidroxiapatita e compósito hidroxiapatita-zircônia via >i<Flash Sintering>/i<

Abstract

A Flash Sintering (FS) é uma técnica alternativa à sinterização convencional que se destaca por ser capaz de sinterizar materiais cerâmicos em poucos segundos sob menores temperaturas de forno. Parâmetros intrínsecos e extrínsecos da técnica, bem como das cerâmicas utilizadas, influenciam não só durante a FS, mas também nas propriedades finais do material sinterizado. Devido a estas variáveis, a compreensão dos fenômenos e mecanismos que ocorrem durante a utilização da FS precisam ainda ser elucidados. Com o intuito de contribuir para essa elucidação, esse trabalho teve como objetivo avaliar a influência da utilização de diferentes parâmetros durante a FS (e.g., tipo de controle e magnitude de corrente elétrica, método de conformação) nas propriedades finais (e.g., densificação, microestrutura e evolução de fase cristalina) de três diferentes sistemas cerâmicos: a zircônia estabilizada com 3 %mol. de ítria (3YSZ), a hidroxiapatita (HAp) e o compósito HAp-3YSZ (HZ). Os resultados mostraram que o controle da corrente elétrica e a compactação dos pós (conformado por diferentes métodos) apresentaram grande influência na homogeneidade microestrutural de 3YSZ. Para a HAp, observou-se que a magnitude da corrente elétrica influenciou na microestrutura (tamanho de grão, tipo de fratura e porosidade) e na quantidade de fases cristalinas secundárias formadas, além de evitar a formação de β-fosfato tricálcico (β-TCP), como observado nas amostras sinterizadas convencionalmente. Em relação ao compósito HZ, apesar das amostras submetidas à FS apresentarem históricos térmicos semelhantes às sinterizadas convencionalmente, os resultados microestruturais não foram semelhantes. O compósito HZ submetido à FS apresentou a formação de micro agulhas em sua microestrutura, além disso a HAp foi convertida majoritariamente para α-fosfato tricálcico (α-TCP) e a 3YSZ foi estabilizada em sua fase cúbica (durante o flash e mantida após o resfriamento) devido à inclusão de Ca 2+ em sua estrutura. Esses resultados sugerem que o campo elétrico aplicado no material tem um papel importante, gerando efeitos atérmicos durante o processo de FS.