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Title: Estudo de fitas nanocerâmicas de zircônia obtidas por tape casting
Authors: Araújo, Micheline dos Reis
Keywords: Zircônia;Nanocerâmica;Colagem de fitas;Reologia;Laminados
Issue Date: 29-Apr-2016
Citation: ARAÚJO, Micheline dos Reis. Estudo de fitas nanocerâmicas de zircônia obtidas por tape casting. 2016. 120f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Portuguese Abstract: Neste trabalho foram conformados substratos cerâmicos de zircônia nanoparticulada estabilizada com 3 mol% de ítria pelo processo de colagem de fitas (“tape casting”) em meio aquoso em uma faixa de espessura de 100 e 150 µm, os quais apresentam grande interesse tecnológico para aplicações eletroeletrônicas. Suspensões para a colagem de fitas foram preparadas em duas diferentes composições: 20% ligante - 22% solvente e 25% ligante - 17% solvente (em peso). Uma emulsão acrílica comercial serviu como ligante. A estabilidade da suspensão de zircônia estabilizada com ítria foi analisada por medida de reologia, através de curvas de viscosidade. Ambas as suspensões apresentaram comportamento pseudoplástico, o que é desejável para a técnica de colagem de fitas. Após o processo de colagem realizou-se prensagem uniaxial em diferentes temperaturas (40°C e 60°C) e tempos (5 e 10 minutos) nas fitas cerâmicas, para a conformação dos laminados. Análise Térmica Diferencial (ATD) e Termogravimétrica (ATG) foram realizadas para se definir os parâmetros para a sinterização dos laminados. Após a sinterização à 1500°C foram realizados ensaios de Difração de Raios X, densidade e porosidade, resistência mecânica à flexão, microdureza Vickers e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para se avaliar as propriedades dos laminados obtidos além de analisar o tamanho e crescimento do grão. As amostras laminadas em menores temperaturas de prensagem apresentaram delaminação entre as interfaces das fitas cerâmicas, porém sem influência significativa no comportamento mecânico destes materiais. A composição com maior teor de ligante apresentou maiores valores de resistência mecânica devido à maior quantidade deste componente propiciar melhorias no processo de conformação dos laminados.
Abstract: Various processing techniques are based on the suspension of ceramics particles in an aqueous or non-aqueous media. One of these techniques is called tape casting, which need of a stabilized suspension with high concentration of solids and adequate rheological behavior, which can define if a process route is viable or not. Typical tape cast slurries are prepared by dispersion of a powder in an organic or nonorganic solvent, with a dispersant, followed by the addition of binders, plasticizers, and other additives. These slurries are cast through a so-called doctor blade over a flat carrier. In this study were shaped ceramic substrates of nanoparticulate zirconia stabilized with 3 mol% yttria by tape casting process in aqueous medium at thickness range of 100 to 150 micrometers which have great technological interest for applications electro-electronic. Tape casting slurries were prepared with two different compositions: 20% binder – 22% solvent e 25 % binder - 17% solvent (wt.%). A commercial acrylic emulsion served as binder. The stability of the yttria-stabilized zirconia slurries was analyzed by means of rheological characterization through viscosity curves. Both slurries showed a pseudoplastic behavior, which is desired for tape casting. After the tape casting process was made uniaxial pressing at different temperatures (40°C and 60°C) and time (5 and 10 minutes) in ceramic tapes for forming the laminates. Differential Thermal Analysis (DTA) and thermogravimetry (TGA) were performed to define the parameters for the sintering of the laminate. After sintering at 1500°C were performed X Ray Diffraction (XRD), density and porosity, flexural strength, microhardness and Scanning Electron Microscopy (SEM) to evaluate the properties of the obtained laminates. Laminated samples at lower press temperatures showed delamination between the interfaces of the ceramic tapes, however no significant influence on the mechanical behavior of these materials. The composition with higher binder content shows higher values of mechanical resistance due the greater amount of this component provide improvements in the laminate forming process
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/21416
Appears in Collections:PPGCEM - Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais

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