Caracterização dos corpos de prova sinterizados

As amostras sinterizadas foram caracterizadas pelas seguintes técnicas:

tempo (h) 1000 ºC/h t

800 ºC/h T

0,5 200 ºC/h 1150

800 ºC/h

Temperatura (ºC)

3.5.1. Medida de densidade

A densidade das amostras foi calculada geometricamente, pela determinação da massa, em balança analítica de precisão 0,0001 g (Metler Toledo) e das dimensões, com micrômetro.

3.5.2. Difratometria de Raios X

A superfície de ambas as faces das pastlhas foi ligeiramente lixada para a caracterização por difratometria de raios X. Os ensaios foram realizados em difratômetro Siemens D 5005, radiação Cu Kα.

3.5.3. Microscopia Eletrônica de Varredura

Por microscopia eletrônica de varredura foram observadas superfícies polidas e, eventualmente, de fratura das amostras. A preparação das amostras para observação da superfície polida consistiu de embutimento em resina poliéster, lixamento (lixas #240, #320, #400, #600 e #1000) e polimento com pasta de diamante com granulometrias de 15, 6, 3, 1 e 0,25 μm. A superfície observada foi a de corte diametral, revelando o interior da amostra. Após o polimento, a amostra foi retirada da resina, termicamente atacada e colada a um porta–amostra de alumínio que depois recebeu recobrimento de ouro. O ataque térmico foi feito a 1150 °C por 30 minutos, com exceção das amostras sinterizadas a 1500 °C por 2 h, as quais foram atacadas a 1400 °C por 10 minutos.

As análises foram realizadas em microscópio Philips XL 30 FEG, usando elétrons secundários e elétrons retroespalhados.

3.5.4. Medida de Tamanho de Grão

A medida de tamanho de grão foi realizada com o uso de programa computacional a partir de micrografias de microscopia eletrônica de varredura utilizando-se a magnificação adequada, nomeadamente 5 mil vezes para CY 1500 2h e CGd 1500 2h e 20 mil vezes para as demais amostras, e 5 fotos por amostras.

Como critério de determinação, utilizou-se o diâmetro máximo (comprimento da maior linha que une dois pontos do contorno do objeto e que passa pelo seu centróide), o diâmetro médio (comprimento médio de diâmetro medido em dois graus de intervalo e que passa pelo centróide do objeto) e o diâmetro mínimo (comprimento da menor linha unindo dois pontos do contorno do objeto, passando por seu centróide).

Devido à baixa resolução dos contornos de grão nas micrografias, encontrou-se uma grande dificuldade na geração de contraste entre os contornos e a imagem de fundo, ou seja, os grãos, que impossibilitou a “leitura”

da imagem pelo programa, mesmo com o uso de filtros e ferramentas de balanço de imagem (contraste, gama, “sharpening, “eroding”, etc.). Uma forma artificial de gerar este contraste sem compromoeter a precisão da medida é a técnica de decalque manual da micrografia em filme de acetato ou transparência e posterior digitalização da imagem.

A Figura 3.2 exemplifica o uso da técnica. A Figura 3.3 mostra o processo de leitura da imagem pelo programa usado para medida de tamanho de grão.

Figura 3.2 Exemplo de emprego da técnica de medida de tamanho de grão

Figura 3.3 Exemplo de leitura da imagem feita pelo programa de medida de tamanho de grão

3.5.5 Espectroscopia de Impedância

Para as análises por espectroscopia de impedância, foram pintados eletrodos de platina em ambas as superfícies previamente lixadas das amostras. As dimensões das amostras (diâmetro, d, para cálculo da área do eletrodo, A, e espessura, l) foram medidas com micrômetro para determinação do fator geométrico (l/A). Utilizou-se como eletrodo tinta de platina (Demetron) que foi pintada na superfície da amostra e curada a 1100 °C por 30 minutos.

As medidas foram feitas num impedancímetro HP (HP 4192 A LF Impedance Analyzer), de 200 a 800 ºC, na faixa de freqüência de 5 Hz a 13 MHz, com 10 pontos por década e nível e tensão de 0,5 V. Os espectros obtidos foram analisados usando-se o software ZView versão 2.6 (Scribner Associates, Inc.). Os espectros foram ajustados a um circuito equivalente adequado e usou-se como critério de avaliação de adequação do ajuste ao espectro a proximidade entre estes, usando-se, quando necessário, os diferentes métodos de cálculo disponíveis no programa. Os dados obtidos pelos ajustes foram processados em planilha eletrônica para análise.

3.6 Estudo do comportamento do sistema com aditivo de sinterização

Esta etapa foi parcialmente realizada na Universidade de Aveiro, durante realização de estágio de doutoramento.

Aos pós sintetizados e caracterizados apresentados no tópico 3.4 foi adicionado 0,5% em mol de óxido de gálio Ga2O3 (Aldrich). O óxido foi calcinado a 1100 °C por 10 h ao ar, depois pesado e misturado à céria dopada (CY e CGd) em jarro de poliamida com esferas de zircônia (YTZ Tosoh) de diferentes tamanhos (proporção em massa 1:15 entre pó e esferas) em moinho planetário (Retsch PM – 100), com 500 rotações por minuto (rpm) por 1 h com intervalos a cada 5 minutos para inversão do sentido de rotação.

Os sistemas passaram a ser denominados conforme a Tabela 3.3:

Tabela 3.3 Denominação das composições estudadas de céria dopada com adição de Ga2O3

Composição Denominação Ce0,8Y0,2O1,9 + 0,5% mol Ga2O3 CY + Ga

Ce0,8Gd0,2O1,9 + 0,5% mol Ga2O3 CGd + Ga

Foi utilizado procedimento semelhante ao descrito no tópico 3.3 para prensagem sem, porém, retirar o ar do molde e substituindo a lubrificação com ácido oléico por poli – vinil – álcool, e determinação da densidade a verde.

Foram usados programas semelhantes de sinterização, desta vez com um patamar maior, de 3 h, a 400 ºC para eliminação da poliamida proveniente do jarro de moagem. Foram usados picos de 1250 e 1300°C e 0 e 10 h de tempo de patamar a 1150 °C.

De modo semelhante ao procedimento do tópico 3.5, as amostras sinterizadas foram caracterizadas quanto às suas características cerâmicas, DRX, MEV, EI, seguindo-se os mesmo procedimentos de preparação das amostras.

Para as análises por espectroscopia de impedância, uma pequena diferença: foram pintados eletrodos de platina em ambas as superfícies das amostras, mas desta vez utilizou-se pasta de platina que foi curada a 1000 °C por 1 h. As medidas foram feitas num impedancímetro HP 4284A Precision LCP Meter, de 200 a 800 ºC, na faixa de freqüência de 20 Hz a 1 MHz, com 50 pontos e nível e tensão de 1 V e polarização 0 V. Os espectros obtidos foram analisados usando-se o software ZView 2.6 (Scribner Associates Inc.).