Ensaios de viscosidade isotérmicos (25ºC) e com variação da taxa de cisalhamento, foram realizados em viscosímetro Haake RV3, Figura 3.4. Este viscosímetro estava instalado em uma configuração dotada de forno elétrico com resistência de grafite e equipado de sistema com atmosfera controlada, destinado às medidas de viscosidade de materiais a alta temperatura (até 2000ºC), como vidros inorgânicos, aço, escória, etc, e por isso teve de ser adaptado para fluidos à temperatura ambiente [30]. Primeiramente, as viscosidades foram medidas no sentido decrescente de variação das taxas de cisalhamento. Ajustava-se o viscosímetro para fornecer a maior taxa de cisalhamento possível. Então, a suspensão se encontrava afinada pelo cisalhamento, isto, possivelmente conduzia a valores menores tanto de viscosidades
Com isso pôde-se observar o fenômeno da histerese tanto nas curvas de viscosidade quanto nas curvas de tensões de cisalhamento. Percebeu-se, também, que existia uma relação entre o tamanho da área de histerese e o grau de estabilidade de cada suspensão, isto é, quanto maior a área de histerese, menor o grau de estabilidade da suspensão.
FIGURA 3.4 – Sistema completo de medida do viscosímetro HAAKE RV 3.
3.6 – ESTRUTURAS MILIMÉTRICAS DAS SUSPENSÕES DE Al2O3
De cada suspensão preparada era feita uma lâmina. Sobre uma lâmina de vidro depositava-se três gotas da suspensão igualmente espaçadas e apoiava-se uma lamínula também de vidro sobre elas, pressionando para baixo, em movimento de vaivém. Deixava-se estas lâminas em repouso para secarem. Posteriormente elas eram levadas ao “scanner HP” e obtinha-se um registro digitalizado do que foi observado. Este registro foi chamado de Estrutura Milimétrica uma vez que sua escala de tamanho era da ordem de milímetros.
Para analisar as estruturas milimétricas observava-se as formas produzidas, áreas claras (alumina) e áreas escuras (água). Se a lâmina não apresentasse nem canalículos, nem “lagunas” era porque a suspensão original estava muito floculada. Caso apresentasse apenas “lagunas” era um sinal de que a suspensão estava bastante floculada, se apresentasse canalículos e “lagunas”, era porque sua suspensão estava moderadamente
floculada e, finalmente, se apresentasse apenas canalículos abundantes, era porque a suspensão estava estável.
3.7 – MICROESTRUTURA DAS SUSPENSÕES DE Al2O3
O estudo das microestruturas das suspensões foi desenvolvido com o auxílio do microscópio óptico Leica, com uma câmara fotográfica automática.
Aqui, foram utilizadas as mesmas lâminas que deram origem às estruturas milimétricas. Estas foram levadas ao microscópio óptico e observadas em dois aumentos para se ter um maior número de informações possível.
No microscópio óptico, procurou-se verificar o comportamento das suspensões dentro dos canalículos ou das “lagunas”, colhendo informações a respeito do estado de dispersão entre as partículas.
Após um ajuste satisfatório do aparelho, um registro fotográfico era feito e posteriormente digitalizado, tinha-se uma microestrutura da suspensão.
Neste trabalho são apresentadas, para cada suspensão, duas micrografias, sendo que normalmente aquela de maior aumento representa um detalhe da outra.
Para analisar as microestruturas foi observado o aspecto da suspensão dentro dos canalículos ou das “lagunas” da seguinte forma: aspectos de partículas drenadas pela água mostravam que o material estava disperso e, portanto, a suspensão estava estável. Isto foi observado somente nas suspensões menos concentradas (40%v/v de Al2O3). Nas
suspensões estáveis, com concentração acima de 40%, foram percebidos aspectos de gel. Qualquer outro aspecto mostrava que a suspensão estava instável.
3.8 – SINTERIZAÇÃO DOS PRODUTOS DAS SUSPENSÕES DE Al2O3
Após todos os ensaios com as suspensões, as mesmas foram vertidas em moldes de gesso e delas foram feitos cadinhos, discos e folhas cerâmicas.
Os corpos “verdes” permaneceram, por 24 horas em uma estufa, à temperatura de 50ºC, posteriormente ficaram expostos à temperatura ambiente por aproximadamente duas semanas e após este tempo, foram sinterizados no forno AN 1600.
Após a sinterização foram feitos ensaios de densidade aparente no picnômetro de hélio. Este aparelho utiliza o gás hélio que, sobre pressão, penetra com facilidade em todos os poros da amostra, permitindo o cálculo do volume da mesma, a partir deste e da massa, obtemos a densidade aparente da amostra.
CAPÍTULO 4
4 – RESULTADOS4.1 – INTRODUÇÃO
A estabilização de suspensões cerâmicas pode ser feita através da variação do pH destas suspensões, porém, nem sempre se consegue resultados eficientes, além das dificuldades de se manter fixo este pH e dos problemas envolvendo desgaste dos equipamentos industriais.
Alterando as cargas de superfície das partículas através de reagentes químicos, três processos são capazes de estabilizar suspensões com resultados apreciáveis: (1) eletrostático, (2) estérico e (3) eletroestérico. No presente trabalho e especialmente em suspensões de Al2O3, verificou-se que o processo eletroestérico é o mais eficaz. Assim,
adotou-se um dispersante com estas características.
Os estudos de estabilidade das suspensões levaram em consideração as propriedades elétricas das partículas do pó cerâmico e as propriedades reológicas das suspensões, além da observação de estruturas milimétricas e micrométricas das mesmas e histerese nas curvas de viscosidade.
Logo de início, percebeu-se que os parâmetros adotados para medidas de potencial zeta das suspensões diluídas não se aplicavam, com os mesmos êxitos, às suspensões concentradas. Correntes elétricas, resistência, tempos de ensaio, as próprias frações volumétricas, as concentrações de dispersante, de ligante e/ou plastificante influenciam consideravelmente nos resultados obtidos para uma e outra.
Numa mesma concentração de Al2O3, quanto mais estável a suspensão, menores
os seus valores de viscosidades e a curva (η x dγ /dt), dos mesmos, assume posições inferiores. Uma forma de se avaliar a estabilidade da suspensão, baseada nos valores de viscosidade, foi realizar as medidas tanto no sentido crescente de taxas de cisalhamento
(dγ /dt), quanto no sentido decrescente das mesmas. Verificou-se que suspensões
(η x dγ /dt) apresentavam menores graus de histerese até, praticamente, se sobreporem uma à outra na concentração ideal do dispersante. Isto será mostrado mais adiante, no tópico “Viscosidades Dinâmicas das Suspensões”.
4.2 – A MATÉRIA-PRIMA (α-Al2O3)