INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE ÓXIDO DE BÁRIO NO MECANISMO DE CRISTALIZAÇÃO DE VITRO-CERÂMICOS BASEADOS EM

Li₂O - ZrO₂ - SiO₂

Cristian Berto da Silveira (PG)¹, Sílvia Denofre de Campos (PQ)¹, Antônio Pedro Novaes (PQ)², Elvio A. de Campos (PQ)³

1- Departamento de Química - C.P. 476

2- Departamento de Engenharia Mecânica - Labmat

Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, S.C., 88040-900

3- Departamento de Química

Universidade Estadual de Maringá, Pr.

palavras-chave: vitro-cerâmico, óxido de bário e cristalização

Introdução

A produção de materiais vitro-cerâmico, a partir da cristalização controlada de vidros, vem despertando o interesse de muitos pesquisadores por permitir a obtenção de produtos com propriedades diferenciadas.

A cristalização, é o processo no qual se forma uma fase sólida estável a partir de uma fase meta-estável estruturalmente desordenada. Este processo ocorre pelo favorecimento das etapas de nucleação e crescimento de cristais durante o resfriamento do vidro, ou por tratamento térmico em condições adequadas do vidro já resfriado.⁽¹⁾

O controle da cristalização, através da composição do vidro utilizado ou das condições de tratamento térmico, definem o mecanismo de cristalização predominante que pode ser superficial ou volumétrico. Para a identificação do mecanismo e do controle da cristalização utiliza-se como ferramenta a análise térmica diferencial, que pode ser complementada por técnicas de microscopias.

Objetivos

Verificar a influência da adição de óxido de bário frente ao mecanismo de cristalização em sistemas [30% Li₂O, 5% ZrO₂, x% BaO, (65% - x SiO₂)], através de Análise Térmica Diferencial (ATD) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV).

Métodos

Vidros de composições variadas [30% Li₂O, 5% ZrO₂, x% BaO, (65% - x SiO₂)], foram sintetizados conforme descrito em trabalhos anteriores.⁽²⁾ A análise térmica diferencial das amostras em pó e monolítica foram feitas com uma taxa de aquecimento 10^OCmin^-1, partindo de 25 a 1250^OC. O tratamento térmico das amostras foram feitos num forno EDG 1800 a temperatura de 600^oC por 1 hora. As amostras termicamente tratadas foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura.

Resultados

A análise térmica diferencial das amostras em pó, mostra que para todas as composições ocorre um pico exotérmico correspondente a cristalização do vidro. (ver tabela I) Para teores de BaO maiores, a temperatura em que a cristalização ocorre é menor e existe a tendência a formação de um segundo pico exotérmico sugerindo a cristalização de uma segunda fase.^{( 3)}

A presença de um pico exotérmico nos termogramas das amostras não pulverizadas reforça a idéia de uma cristalização volumétrica. Uma diminuição no intervalo de temperatura e uma melhor definição do pico exotérmico pode ser observado com o aumento da concentração de BaO nas amostras, sugerindo uma tendência a transição do mecanismo predominante de cristalização superficial para volumétrica.⁽⁴⁾

Comparando os termogramas das amostras em pó e monolítica verifica-se um deslocamento do pico exotérmico, sugerindo a cristalização superficial, sendo que para porcentagens maiores de BaO este deslocamento é reduzido, reforçando a idéia da transição do mecanismo.

A análise de microestrutura confirma os resultados descritos acima, ou seja, tem-se a mudança de mecanismo predominante de cristalização superficial para volumétrica, a medida que a porcentagem de BaO aumenta nas amostras.

Tabela 1: Dados obtidos dos termogramas das amostras analisadas

tg = Temperatura de transição vítrea; tc = Temperatura de cristalização; tm = Temperatura de fusão

Conclusão

Analisando os resultados obtidos através de análise térmica diferencial (ATD) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), pode-se concluir que a quantidade de BaO presente nas amostras é responsável pelo mecanismo de cristalização predominante no material vitro-cerâmico. A transição no mecanismo de cristalização de superficial para volumétrico ocorre a medida que a concentração de BaO das amostras aumenta.

Bibliografia

1- M. V. Fogueras - "Obtenção de Vitro-Cerâmicos a partir de Resíduos Industriais de Silicatos" Proposta de tese de doutorado submetida ao Centro Tecnológico, Curos de Pós-Gradução em Engenharia Mecânica -UFSC. 1998

2- C. B. da Silveira, S. D. de Campos, S. C. de Castro and Y. Kawano, Mater .Res. Bull. vol. - 34 (1999)

3- Z. Stranad - "Glass Ceramic Materials: Glass Science and Technology 8"; Ed. Elsevier N.Y.,1986, 145-150

4- EL-SHENNAVI, A. W.A., MORSI, M.M., KHATEER, G.A., ABTEL-HAMEED, S.A.M. Thermodynamic investigation of crystallization behavior of pyroxenic basalt-based glasses. Journal of Thermal Analysis, v. 51, p. 553-560, 1998.

Agradecimento: CNPq