AVRASYAİZM (KLASİK AVRASYACILIK) / AVRASYACILAR

A Tabela 4.1 apresenta as composições estudadas e suas respectivas denominações.

Tabela 4.1: Composição e denominação das amostras estudadas.

Composição Denominação

CeO2 puro CeO2

CeO2 dopado com 1% mol de Co2O3 CeO2-Co

CeO2 dopado com 0,4% mol de ZnO CeO2-Zn

CeO2 dopada com 10% em mol de Gd2O3

(Ce0,8Gd0,2O1,9)

CGd Ce0,8Gd0,2O1,9 co-dopado com 1% mol de Co2O3 CGd-2Co

Ce0,8Gd0,2O1,9 co-dopado com 0,2% mol de ZnO CGd-0.2Zn

Ce0,8Gd0,2O1,9 co-dopado com 0,4% mol de ZnO CGd-0.4Zn

Ce0,8Gd0,2O1,9 co-dopado com 1% mol de ZnO CGd-1Zn

As matérias-primas utilizadas na preparação dos pós cerâmicos estão na Tabela 4.2.

Tabela 4.2: Matérias primas utilizadas na preparação dos pós cerâmicos.

Matéria Prima Fornecedor

CeO2 NanoTek, 99,95% de pureza

Co(NO3)2.6H2O

Synth (Brasil - 98% de pureza), Sigma Aldrich (Portugal - 99% de pureza)

CGd20 Fuel Cell Materials (FCM), GDC-20 Lot #:

274-040 Zn(NO3)2.6H2O

Synth (Brasil - 99,98% de pureza), Merck (Portugal - 99% de pureza)

4.1.1 Preparação de pós

As composições preparadas no Brasil foram realizadas a partir de mistura mecânica em moinho vibratório durante 6 horas, com álcool isopropílico em jarro de polietileno de alta densidade e contendo como elementos de moagem esferas de zircônia YTZ da TOSOH e 1% em massa de ligante polivinil butiral (PVB). Dois métodos de conformação foram utilizados:

 Prensagem: após a preparação das composições a partir de mistura mecânica em moinho vibratório, as composições foram secas utilizando-se fluxo de ar e granuladas em malha de nylon 80 mesh. Após a secagem do pó, este foi conformado uniaxialmente em molde metálico com 9 mm de diâmetro e dispositivo para formação de vácuo. Para cada pastilha foram utilizadas cerca de 0,300 g de pó. O molde foi lubrificado com ácido oléico, o pó foi disposto na cavidade do molde e o ar foi retirado por uma bomba de vácuo mecânica durante alguns minutos. Nessas condições, foi aplicada uma pressão de 40 MPa no molde. As pastilhas foram posteriormente colocadas em moldes de látex e prensadas isostaticamente com 200 MPa.

 Conformação por suspensão. Foram feitas colagem de suspensões preparadas por misturas de óxidos e nitratos em moinho vibratório por 6 horas. A suspensão foi preparada em álcool isopropílico. Foram adicionados 1% em peso de ligante (PVB); 0,25% em peso de defloculantes (Fosfato éster) e 0,5% em peso de plastificantes (Solutia S-2075) para obtenção de uma suspensão adequada para colagem. A quantidade de plastificante foi na proporção de 2:1 em relação ao teor de ligante. A suspensão foi vertida em um molde de gesso previamente preparado com uma cavidade de 1,6 cm de diâmetro e 0,8 cm de altura e foi feito um sistema de vácuo para a colagem. As propriedades do molde de gesso também podem influenciar na qualidade da colagem, principalmente em relação ao tamanho de poros. A preparação do molde de gesso foi a convencional (CaSO4 + água) com consistência 75 e densidade

1,48 g/cm3_{. Após a colagem, as pastilhas foram secas dentro do molde em}

temperatura ambiente e atmosfera alcoólica e após a retirada das peças, estas terminaram de secar ao ar. Em seguida, as pastilhas foram colocadas em moldes de látex e prensadas isostaticamente com 200 MPa.

As composições preparadas em Portugal foram CGd-0.2Zn, CGd-0.4Zn, CGd-1Zn e CGd-2Co utilizando CGd20 (FCM) e com moagem e mistura efetuadas em moinho de alta energia. A moagem foi realizada num moinho planetário Retsch PM100, em cubas de nylon e contendo como elementos de moagem esferas de zircônia tetragonal estabilizada com 3% molar de Y2O3

(Tosoh Co.). Foram efetuadas duas moagens: uma a úmido e outra a seco. Primeiramente foi feito a moagem a úmido, em que as matérias primas foram misturadas em álcool etílico na cuba e moídas em períodos de 5 minutos com pausas de 3 minutos, de modo a evitar o aquecimento das cubas, até completar 30 minutos de moagem efetiva. Em seguida a cuba foi colocada na estufa a 65 ºC para secagem. Após a secagem, foi realizada uma nova moagem, desta vez a seco, seguindo o mesmo procedimento de moagem a úmido. As amostras foram conformadas por prensagem uniaxial em molde metálico com 10 mm de diâmetro seguida de prensagem isostática com 200 MPa.

4.1.2 Sinterização

Foram realizados ensaios dilatométricos para orientar os programas de sinterização, uma vez que a temperatura do pico de sinterização em duas etapas é escolhida de forma a se atingir aproximadamente entre 75 e 80% da densidade teórica. Os ensaios foram realizados utilizando amostras no formato de barrinhas com comprimento de aproximadamente 1 cm em dilatômetro Linseis L75, vertical, sob uma taxa de aquecimento e resfriamento constante de 5 ºC/min.

A sinterização foi realizada de duas formas: convencional e em duas etapas.

1, Convencional: foi utilizada apenas nas composições de CeO2 pura e

dopadas com Zn e Co - a rampa de aquecimento teve taxa inicial de 3,3 ºC/min, com um primeiro patamar a 400 ºC por 30 min. Após este primeiro patamar a taxa de aquecimento utilizada foi de 13,3 ºC/min até 1300 ºC e com permanência na temperatura de sinterização por 2 horas.

2, Duas etapas: Para melhor visualização do procedimento de sinterização realizados no Brasil e Portugal, a Tabela 4.3 contém duas colunas indicando as taxas de aquecimento e resfriamento e as temperaturas de pico e patamar utilizado em caso. Em todos os casos foi feito um primeiro patamar a 400 ºC por 30 min. A Figura 4.1 mostra um esquema de sinterização em duas etapas utilizado neste trabalho.

Figura 4.1: Desenho esquemático indicando a sinterização em duas etapas. Tabela 4.3: Dados de pico e patamar utilizado para sinterização em duas

etapas para amostras preparadas no Brasil e em Portugal.

Sinterização duas

etapas Brasil Portugal

Taxa de aquecimento 3,3 ºC/min até 400 ºC

13,3 ºC/min até o pico 5 ºC/min

Taxa de resfriamento 13,3 ºC/min 5 ºC/min

Pico 1200 ºC 950, 1000, 1200 e 1300 ºC Patamar: tempo de patamar 1000 ºC: 10h 850 ºC: 12, 24 e 48h 900 e 1000 ºC: 5, 10 e 20h

No total foram preparadas 40 amostras com diferentes modos de conformação e sinterização.