Microscopia eletrônica de varredura

Uma das principais características do método Pechini, é possibilitar pós nanométricos, devido à variação das temperaturas de calcinação, com homogeneidade química dos multicomponentes em escala molecular, apresentando-se macroscopicamente em forma de aglomerados. Para observar tanto o tamanho quanto as características destes aglomerados, a morfologia dos grãos das amostras a 900°C por 2, 4, 8 e 16 h obtidas pelo método Pechini, foram caracterizadas, em forma de pó, por MEV.

Nas Figuras 28 e 29 são ilustradas as micrografias do precursor calcinado a 350°C por 2 h. Como pode ser observado, a morfologia não é uniforme, apresentando aglomerados de tamanhos bem diferentes, dentro de uma área relativamente pequena, com morfologia mais compacta e com poucos aglomerados. Com o aumento da temperatura e do tempo, as amostras (Figuras 30 a 37) apresentaram um maior número de poros.

Após o tratamento térmico, as micrografias (Figuras 30 e 31) das amostras calcinadas a 900ºC por 2 h, mostram que o material apresenta aglomerados grandes, em torno de 5 µm e aglomerados pequenos de formato de placas hexagonais com tamanho médio de 1 µm depositado na superfície dos aglomerados maiores.

Figura 28:Micrografia do precursor a 350°C por 2h

Figura 30: Micrografia do pó de BaFe12O19 a 900°C por 2h

Figura 31: Micrografia do pó de BaFe12O19 a 900°C por 2h

Já as micrografias ilustradas nas Figuras 32 e 33, indicaram a existência de aglomerados, mas são poucos e o tamanho das partículas são maiores. A partir das análises morfológicas foi possível observar que a temperatura de

tratamento térmico exerce influência significativa na morfologia das partículas magnéticas de Hexaferrita de Bário.

Figura 32:Micrografia do pó de BaFe12O19 a 900°C por 4h

As análises da micrografia (Figura 34 a 37) indicaram uma homogeneidade mais elevada na morfologia das partículas, cuja formação é favorecida pelo fenômeno de coalescência de difusão térmica. Este fenômeno é ocasionado pela elevada área superficial das partículas, juntamente com a temperatura de tratamento térmico, que apesar de ser relativamente baixa em relação aos trabalhos apresentados na literatura, foi suficiente para favorecer este fenômeno. Estes dados são bastante coerentes, pois estes grãos de tamanhos nanométricos (comprovados pelas curvas de histerese) são responsáveis pela alta coercividade das Hexaferritas de Bário.

Figura 35:Micrografia do pó de BaFe12O19 a 900°C por 16h

Figura 37:Micrografia do pó de BaFe12O19 a 900°C por 16h

4.6 Medidas das propriedades magnéticas (VSM) das partículas

magnéticas de Hexaferrita de Bário

Os comportamentos de magnetização das amostras obtidas foram estudados por meio das curvas de histerese magnética, geradas a partir do Magnetômetro de Amostra Vibrante, que fornece a variação da magnetização em função da variação do campo magnético aplicado. A partir das curvas formadas, pôde-se determinar os valores de campo coercivo (Hc) e a magnetização de saturação (MS). As formas das curvas de Histerese do pó das amostras de Hexaferrita de Bário revelaram informações detalhadas sobre seu estado remanescente de magnetização (em campo externo nulo) e também sobre o mecanismo pelo qual sua magnetização reage à aplicação de campo externo.

A curva de magnetização, para a amostra tratada de 500°C a 900°C durante 2h e 4h que resultaram na fase mista (BaFe12O19 e α-Fe2O3), como

função do campo aplicado, são apresentadas nas Figuras 38 e 39.

Figura 38: Curvas de Histereses das partículas magnéticas de Hexaferrita de Bário com patamar de 2 horas.

Figura 39: Curvas de Histereses das partículas magnéticas de Hexaferrita de Bário com patamar de 4 horas.

A curva de magnetização em função do campo aplicado para a amostra tratada termicamente de 500°C a 900°C, que resultou na fase desejada (BaFe12O19) nas temperaturas acima de 800°C, são indicadas na s Figuras 40 e

Figura 40:Curvas de Histereses partículas magnéticas de Hexaferrita de Bário com patamar de 8 horas.

Figura 41:Curvas de Histereses das partículas magnéticas de Hexaferrita de Bário com patamar de 16 horas.

Foram identificadas três configurações distintas nas curvas de Histerese, provavelmente: uma configuração de Vórtice, uma configuração de domínio único e uma configuração de material superparamagnético.

Para as configurações representadas pelas Figuras 38 e 39 nas temperaturas de 500°C e 600°C e do percursor, as cu rvas de histerese são típicas de materiais com duas fases magnéticas uma sendo de material superparamagnético e outra ferrimagnético. Nas curvas de Histerese, Figuras

38, 40 e 41, para as amostras a 800 °C por 16h e 90 0 °C por 2, 8 e 16 h, foram observados dois platôs centrais com pequena inclinação. Tais platôs na curva de histerese estão associados à presença da configuração de Vórtice na hexaferrita.

As propriedades magnéticas das amostras com tratamento térmico a 500 e a 600°C ficaram pouco inferiores àquelas enco ntradas na literatura. As prováveis causas dessas diferenças são: o pequeno tamanho de grão e ao processo de síntese utilizado. Conforme as Figuras 38 a 41 as curvas de histerese obtidas acima das temperaturas de 700°C s ão típicas de materiais magneticamente duros.

Pode ser observado, através dessas Figuras, que a temperatura de tratamento térmico tem um impacto significante sobre a coercividade. Este comportamento é devido à diminuição da fase secundaria α_{-Fe2O3 com o}

aumento da temperatura, mostrado pela análise quantitativa de fase feita pelo refinamento. Contudo, a magnetização de saturação e a remanência, permanecem praticamente as mesmas nas temperaturas acima de 800°C. Os valores para a magnetização de saturação, remanência e coercividade para as amostras tratadas termicamente, são mostrados na Tabela 8.

Tabela 8: Propriedades magnéticas das partículas de Hexaferrita de Bário. Propriedades Magnéticas Patamar de Tempo T (°C) 2h 4h 8h 16h 500 Hc (Oe) Ms (meu/g) Mr (meu/g) 0,1 36 3,6 0,4 49 4,5 3 45 10,1 0,1 58 15 600 Hc (Oe) Ms (meu/g) Mr (meu/g) 8 31 4,1 9,3 25 2,4 0 42 10,5 0,7 31 7,1 700 Hc (Oe) Ms (meu/g) Mr (meu/g) 25 40 22 25 38 22 44 47 29 44 62 36 800 Hc (Oe) Ms (meu/g) Mr (meu/g) 28 51 29 32 53 30 35 59 35 30 59 37 900 Hc (Oe) Ms (meu/g) Mr (meu/g) 44 41 24 42 51 29 52 66 38 46 65 39

Muitos pesquisadores observaram em seus estudos (Tian,1997; Bahgat, 2007), que os valores do campo coercivo (Hc) dependem da forma,

microestrutura e distribuição dos grãos da hexaferrita de bário, sendo que altos valores de campo coercivo são associados a partículas com tamanho de grão em torno de 100 nm.

5. CONCLUSÃO

De acordo com os resultados obtidos na realização do trabalho experimental, é possível inferir as seguintes conclusões:

O método Pechini foi eficaz para a síntese da Hexaferrita de Bário, produzindo duas fases: Fe2O3 e BaFe12O19. E com o aumento de

temperatura e do tempo a fase desejada foi intensificada de acordo com os difratogramas, resultando em um pó monofásico.

A difração de Raios X indicou que a formação de 100 % da fase BaFe12O19 ocorreu nas amostras hex16h nas temperaturas de 800°C e

900°C e na amostra hex8h na temperatura de 900°C, D e modo geral, o aumento da temperatura de tratamento térmico promoveu um crescimento do tamanho de cristalito. O refinamento de Rietveld mostrou boa correlação entre os difratogramas experimentais e os refinados.

As análises por infravermelho mostraram bandas referentes às contribuições dos grupos presentes na rede da hexaferrita, bem como absorções correspondentes às vibrações intrínsecas do metal com o oxigênio nos sítios tetraédricos (600-500 cm-1) e octaédricos (450-385 cm-1). Foram observadas, duas principais bandas de absorção abaixo de 650 cm-1 que são características das ferritas. Isto foi confirmado por DRX quando em 700°C já apresentou fase cristalina c om sistema

As medidas realizadas pela microscopia eletrônica de varredura mostraram que o precursor possui uma estrutura bastante densa, com poucos poros. Após o tratamento térmico as amostras tratadas com patamares de 2 e 4 h apresentaram um maior número de poros e aglomerados de formato de placas longitudinais com tamanho médio de 1 µm, depositados na superfície dos aglomerados maiores. Já as amostras tratadas com patamares de 8 e 16 h, indicaram a existência de aglomerados, mas são poucos e os tamanhos das partículas são maiores, levando-se em consideração que a temperatura de tratamento térmico exerce influência significativa na morfologia das partículas magnéticas de Hexaferrita de Bário.

O comportamento da magnetização, com o campo magnético aplicado à temperatura ambiente, mostrou que nas amostras precursor, hex2h 500°C e hex4h 500°C e 600°C, possuem comportamento magnético característico, provavelmente de um material superparamagnético e comportamento ferrimagnéticos para as amostras hex4h nas temperaturas de 700°C a 900°C.e nas amostras hex8h e hex16h. As amostras hex2h por 900°C, hex8h por 900°C e hex16h por 800°C e 900°C apresentaram uma configuração de vórtice, com dois platôs centrais com pequenas inclinações.

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