Microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS)

Cerâmica A

Os elementos químicos do revestimento e da região de interface com o revestimento foram analisados pontualmente. Um software conectado ao bando de dados do MEV, baseado nos elementos encontrados, indica semi quantitativamente a composição química dos constituintes da amostra. As regiões foram analisadas conforme a figura 30 com os respectivos espectros de EDS indicados nas figuras de 31 e 32. Os resultados dos elementos são apresentados na tabela 13 e das composições químicas na tabela 14.

Figura 30: Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) da cerâmica A com os pontos analisados pela microssonda de energia dispersiva (EDS)

Substrato

Figura 31 - Espectro de EDS dos pontos 1,3,4,5,6 e 7 da cerâmica A com revestimento.

Tabela 13: Resultados pontuais (por elementos) da cerâmica A com revestimento. Pontos O Al Si Ti Cr Mn Fe Zr 1 46,87 49,82 1,84 0,00 1,15 0,14 0,19 3 46,85 51,91 0,23 0,44 0,17 0,22 0,19 4 48,17 39,82 10,81 0,00 0,52 0,67 0,00 5 45,07 35,01 9,36 0,00 9,03 1,19 0,34 6 47,96 40,11 10,25 0,00 0,69 0,69 0,29 7 44,65 28,80 12,99 0,00 10,65 1,50 1,42 9 43,97 21,57 17,12 0,00 15,29 1,31 0,74 10 46,84 52,38 0,00 0,00 0,41 0,00 0,37 11 48,57 39,08 12,02 0,00 0,00 0,00 0,34 12 45,54 25,79 15,85 1,33 0,07 8,62 1,71 1,10 13 46,10 29,22 14,93 0,43 6,81 1,92 0,50

Tabela 14: Resultados pontuais (por composição) da cerâmica A com revestimento.

Pontos Al2O3 (%) SiO2 (%) TiO2 Cr2O3 MnO Fe2O3 ZrO2

1 94,13 3,93 0,00 1,48 0,20 0,26 3 98,08 0,49 0,64 0,22 0,32 0,25 4 75,24 23,12 0,00 0,68 0,96 0,00 5 66,16 20,02 0,00 11,66 1,70 0,47 6 75,79 21,94 0,00 0,90 0,99 0,40 7 73,84 25,70 0,00 13,75 2,14 1,91 9 40,76 36,63 0,00 19,74 1,87 1,00 10 98,97 0,00 0,00 0,53 0,00 0,50 11 54,42 27,78 0,00 0,00 0,00 0,46 12 48,72 33,90 2,21 0,11 11,13 2,44 1,49 13 55,22 31,93 0,63 8,80 2,75 0,68

Os pontos 1 e 3 indicam regiões do revestimento com alta porcentagem de alumina (entre 94,13 e 98,8%). Os pontos 4, 5, 6, e 7 (ainda na região do revestimento) apresentam um aumento da concentração de sílica. Devido ao patamar térmico empregado e à concentração da alumina nessa região, era esperado que a sílica do substrato cerâmico migrasse por difusão em direção ao revestimento. O formato de agulha e a composição estequiométrica dos pontos

indica que a sílica reagiu com a alumina formando mulita. Essa formação mulítica foi observada em outras regiões de interface substrato cerâmico x revestimento. Os pontos 10 e 11, situados no interior do substrato cerâmico, provavelmente indicam micro grãos de corundum e mulita, respectivamente. Os pontos 9, 12 e 13 indicam micro grãos de chamote. Nos pontos 5, 7, 9 e 12 é possível observar a presença de óxido de manganês (entre 11,1 e 19,7%) e aproximadamente 2% de oxido de ferro indicando que componentes da liga P900 utilizada no ensaio de corrosão penetraram na cobertura.

A figura 33 ilustra o mapeamento dos elementos silício e alumínio na cerâmica A com revestimento. No mapeamento à esquerda (cinza) é possível observar uma região mais intensa (formato de agulha) na interface cerâmica x revestimento. No mapeamento central (amarelo) é possível observar uma concentração maior de Al na parte inferior onde está presente o revestimento, o Al observado em menor concentração na parte superior é proveniente do chamote. No mapeamento à direita (verde), a maior concentração de Si está situada na região da cerâmica. As intensidades semelhantes de sílica e alumina nas partes superiores das imagens, coincidem com a o resultado de análise química da cerâmica A (tabela 5) quando esses óxidos apresentaram concentrações de 51,11 e 43,30%, respectivamente.

A região circulada em vermelho no mapeamento à esquerda da figura 33 foi ampliada 700 vezes e apresentada na figura 34.

Figura 33: Mapeamento dos elementos indicando uma alta concentração de Al na região do revestimento e uma alta concentração de Si na região do substrato cerâmico.

Substrato

Figura 34: Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) da cerâmica A com revestimento. É possível observar na interface substrato x revestimento a presença de uma fase distinta, a qual os resultados das análises química pontuais indicam que seja mulita.

Cerâmica B

De maneira similar ao apresentado acima, os pontos analisados na cerâmica B são apresentados na figura 35 com os respectivos espectros de EDS na figura 36. Os resultados dos elementos são apresentados na tabela 15 e das composições químicas na tabela 16.

Figura 35: Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) da cerâmica B com os pontos analisados pela microssonda de energia dispersiva (EDS)

Substrato

Revestimento Substrato

Tabela 15: Resultados pontuais (por elementos) da cerâmica B com revestimento. Ponto _{O Al Si Ti Cr Mn Fe Zr} 1 46,18 48,59 1,38 0,00 0,71 1,04 2,10 2 46,97 47,12 3,33 0,96 0,40 0,00 0,20 1,02 3 46,83 45,79 4,27 0,11 0,00 1,69 1,31 5 47,83 41,70 8,42 1,15 0,14 0,13 0,63 0,00 6 47,54 48,59 3,74 0,04 0,00 0,05 0,03 7 47,69 39,33 9,39 1,98 0,00 0,08 1,53 0,00

Tabela 16: Resultados pontuais (por composição) da cerâmica B com revestimento.

Ponto Al2O3 SiO2 TiO2 Cr2O3 MnO Fe2O3 ZrO2

1 91,81 2,94 0,00 0,92 1,49 2,84 2 89,04 7,12 1,61 0,58 0,00 0,28 1,38 3 86,52 9,14 0,16 0,00 2,42 1,77 5 78,79 18,01 3,86 0,00 0,08 0,86 0,00 6 91,81 8,01 1,92 0,21 0,17 0,90 0,04 7 74,32 20,09 0,07 0,00 0,07 0,00

Os pontos 1, 2, 3 representam diferentes regiões do revestimento. Conforme o revestimento se aproxima da cerâmica a porcentagem de alumina diminui de 91,81% para 86,52% ao mesmo tempo em que a porcentagem de sílica aumenta de 2,94% para 9,14%. A presença de zircônia foi observada somente no revestimento, indicando que esse óxido não apresentou cinética suficiente para difundir no substrato cerâmico. Os pontos 5, 6 e 7 representam diferentes regiões do substrato cerâmico e indicam micro grãos de mulita, corundum e mulita, respectivamente.

A figura 37 ilustra o mapeamento dos elementos silício e alumínio na cerâmica B revestida. No mapeamento à esquerda (cinza) é possível observar poros grandes e interligados na cerâmica e poros pequeno e uniformemente distribuídos no revestimento. No mapeamento central (amarelo) é possível observar uma concentração maior de Al na parte inferir onde está situado o revestimento. No mapeamento à direita (verde) é possível observar uma concentração maior de Si na parte superior da imagem que coincide com a região onde está presente a cerâmica B.

Figura 37: Mapeamento dos elementos indicando uma alta concentração de Al na região do revestimento e uma alta concentração de Si no substrato cerâmico.

Cerâmica C

De maneira similar ao apresentado nas cerâmicas A e B, os pontos analisados na cerâmica C são apresentados na figura 38 com os respectivos espectros de EDS na figura 39. Os resultados dos elementos são apresentados na tabela 17 e das composições químicas na tabela 18.

Figura 38: Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) da cerâmica C com os pontos analisados pela microssonda de energia dispersiva (EDS).

Substrato

Revestimento

Substrato

Tabela 17: Resultados pontuais (por elementos) da cerâmica C com revestimento. Pontos O Al Si Fe Zr 1 46,08 30,35 13.63 0,90 9,05 2 47,17 49,87 2,24 0,06 0,66 3 44,08 42,77 1,80 0,00 11,35 4 47,30 50,66 1,93 0,10 0,00 5 46,83 49,24 2,01 0,83 1,09 6 48,86 35,42 15,01 0,00 0,71

Tabela 18: Resultados pontuais (por composição) da cerâmica C com revestimento.

Pontos Al2O3 SiO2 Fe2O3 ZrO2

1 _{57,34 29,16 1,28 12,22} 2 _{94,22 4,80 0,08 0,90} 3 _{80,81 3,85 0,00 15,33} 4 _{95,73 4,12 0,15 0,00} 5 _{93,04 4,30 1,19 1,47} 6 _{66,93 32,11 0,00 0,96}

Os pontos 2, 4 e 5 da figura 38 indicam regiões do revestimento com concentração de alumina acima de 94%. O ponto 3 apresentou elevado valor de zircônia (15,33%) provavelmente esse ponto coincidiu com partículas de zircônia, resultantes da contaminação da barbotina durante sua fabricação. O ponto 1 situado no interior da cerâmica C apresentou concentração de zircônia similar ao ponto 3 fornecendo indícios que constituintes do revestimento infiltraram na direção do substrato cerâmico. O ponto 6, também situado no substrato, indica um micro grãos de argila.

A figura 40 ilustra o mapeamento dos elementos silício e alumínio na cerâmica C revestida. No mapeamento à esquerda (cinza) é possível observar poros grandes e interligados na cerâmica. No mapeamento central (amarelo) é possível observar uma distribuição mais homogênea da alumina entre as regiões do revestimento e do substrato cerâmico, em comparação com as outras cerâmicas analisadas. Isso ocorreu porque a cerâmica C apresenta uma concentração de alumina (81%) próxima a concentração do revestimento (98%). No mapeamento à direita (verde) é possível observar uma concentração maior de Si na parte

superior da imagem que coincide com a região onde está presente a cerâmica. As regiões circuladas em vermelho coincidem com micro grãos de alumina calcinada (alta tonalidade na figura central e ausência de cor na figura da direita). Esses grãos podem ser melhores visualizados na figura 41.

Figura 40: Mapeamento dos elementos indicando uma semelhante concentração de alumina entre revestimento substrato cerâmicos. As regiões tracejadas em vermelho indicam micro grãos de alumina calcinada.

Na figura 41 é possível observar um substrato cerâmico muito poroso em relação ao revestimento e regiões (A, B, C e D) onde a sinterização da alumina aparentemente auxiliou na aderência do revestimento sobre o substrato cerâmico.

Figura 41: Foto por microscopia eletrônica de varredura (MEV) da cerâmica C revestida. As regiões A, B, C e D são exemplos de sinterizações que auxiliam na aderência do revestimento sobre o substrato cerâmico.

Substrato cerâmico Revestimento

B

D

C

A