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metadata.dc.type: Dissertação
Title: ESTUDO DA SUBSTITUIÇÃO DE Nb2O5 POR Sb2O3 E EFEITO DA CALCINAÇÃO SOBRE A MICROESTRUTURA E PROPRIEDADES ELÉTRICAS DE VARISTORES DE SnO2
Other Titles: Study of substitution of Nb2O5 by Sb2O3 and the effect of calcination on the microstructure and electrical properties of SnO2 - based Varistors.
metadata.dc.creator: Ciórcero, Juliane Rutckeviski
metadata.dc.contributor.advisor1: Pianaro, Sidnei Antonio
metadata.dc.contributor.referee1: Souza, Eder Carlos Ferreira de
metadata.dc.contributor.referee2: Zara, Alfredo José
metadata.dc.description.resumo: Neste trabalho estudou-se sistematicamente a substituição do Nb2O5 por Sb2O3 na composição de um sistema varistor ternário e estudo da calcinação de sistemas binários e multicomponentes e sua relação microestruturapropriedade elétricas. Na Parte I do trabalho, estudo da substituição do Nb2O5 por Sb2O3, as composições foram preparadas via processamento cerâmico convencional e secadas via “spray-dryer”. A conformação foi realizada a 25 MPa e a sinterização foi realizada a 1350C por 2 horas. Com o aumento da concentração de Sb2O3 o comportamento não linear da cerâmica foi reduzido, acompanhado da redução do campo elétrico de ruptura e aumento da corrente de fuga. Com o aumenta da concentração de Sb2O3 de 0,05% para 0,5% em mol, as amostras apresentaram-se mais porosas, sugerindo que concentrações mais elevadas de Sb2O3 diminuem a taxa de sinterização. Esta diminuição foi associada ao aumento da concentração de vacâncias de estanho que conduz a processos não densificantes. Na parte II, estudou-se a influência da calcinação (700oC, 1000oC e 1200oC) de sistemas binários e multicomponentes. As composições foram preparadas pelo método convencional, com a adição do processo de calcinação. As amostras foram conformadas a 75 MPa e sinterizados a 1300oC para os sistemas calcinados a 1200OC e 1300OC e 1350OC por 2 horas para os sistemas calcinados a 700OC e 1000OC. Alguns sistemas estudados apresentaram a fase cassiterita associada a fase SnO. Com a adição de dopantes ocorreu um aumento na densidade dos sistemas e o aumento da temperatura de sinterização também levou a um leve aumento na densidade. A adição de cromo aos sistemas calcinados a 700OC e 1000OC levou a uma diminuição do campo elétrico de ruptura, com exceção dos sistemas, 9,5%+0,5%Sb2O3 + 0,5% Co3O4 e 99,5%+0,5%Sb2O3 + 0,5% Co3O4 (excesso) + 0,05% Cr2O3 (excesso), onde ocorreu a diminuição do campo elétrico de ruptura com a adição de cromo, podendo isto ser explicado através de suas densidades. Todas as amostras calcinadas a 1200oC, independentemente da composição, apresentaram microestrutura muito semelhantes, apresentaram alta porosidade e pequeno tamanho de grão. A amostra que apresentou o melhor comportamento varistor, com menor corrente de fuga foi a FCC25% (75% da formulação varistora, 99,4%SnO2.0,5%Co3O4. 0,05%Nb2O5.0,05%Cr2O3 e 25% da formulação condutora, 99,0%SnO2. 0,5%Co3O4. 0,5%Sb2O3).
Abstract: This work studied systematically the substitution of Nb2O5 by Sb2O3 in composition of a ternary varistor system and study of calcination of binary and multi-component systems and their relationship microstructure-electric property. In part I of the work, study of substitution of Nb2O5 by Sb2O3, the compositions were prepared by conventional ceramic processing and dried by "spray-dryer" Pellets were produced at 25 MPa and sintering was produced at 1350ºC/ 2h.Increasing the concentration of Sb2O3, the nonlinear behavior of ceramics was reduced, accompanied by the reduction of the breakdown electric field and increased leakage current. With increasing concentration of 0.05% Sb2O3 to 0.5% (mol%), the samples were more porous, suggesting that higher concentrations of Sb2O3 decreases the rate of sintering. This decrease was linked to the increased concentration of tin vacancies that leads to nondensifying processes. In part II, was studied the influence of calcination (700oC, 1000oC and 1200oC) of binary and multi-component systems. The compositions were prepared by the conventional method, with the addition of the calcination process. The samples were comformed at 75 MPa and sintered at 1300oC for systems calcined at 1200oC and 1300oC, and at 1350oC for systems calcined at 700oC and 1000oC. Some studied systems have showed cassiterite phase associated to the SnO phase. With the addition of dopants, there was an increase in density of the systems, and the increase in temperature of sintering also led to a slight increase in density. The addition of chromium to systems calcined at 700oC and 1000oC led to a decrease in the breakdown electric field, with the exception of the systems 99.5% +0.5% Sb2O3 + 0.5% Co3O4 e 99.5% +0.5% Sb2O3 + 0.5% Co3O4 (excess) + 0.05% Cr2O3 (excess), where there was a decrease of breakdown electric field with the addition of chromium, and this can be explained because of their densities. All samples calcined at 1200oC regardless of the composition, showed very similar microstructure, high porosity and small grain size. The sample that presented the best varistor behavior with the lower leakage current was the FCC25% (75% of varistor formulation, 99,4%SnO2. 0,5%Co3O4. 0,05%Nb2O5. 0,05%Cr2O3 and 25% of conductive formulation, 99,0%SnO2. 0,5%Co3O4. 0,5%Sb2O3).
Keywords: propriedades elétricas
Varistor
calcinação
SnO2 “Spray-dryer”
Sb2O3
electrical properties
Varistors
calcination
SnO2
Spray-dryer
Sb2O3
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA
metadata.dc.publisher.initials: UEPG
metadata.dc.publisher.department: Desenvolvimento e Caracterização de Materiais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais
Citation: CIÓRCERO, Juliane Rutckeviski. Study of substitution of Nb2O5 by Sb2O3 and the effect of calcination on the microstructure and electrical properties of SnO2 - based Varistors.. 2011. 87 f. Dissertação (Mestrado em Desenvolvimento e Caracterização de Materiais) - UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA, Ponta Grossa, 2011.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
URI: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/1407
Issue Date: 19-Dec-2011
Appears in Collections:Programa de Pós - Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais

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