obtenÇÃo de pÓs finos de alfa alumina utilizando moagem de alta energia

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA KETHLINN RAMOS VINICIUS DE GÓES PONTA GROSSA 2009

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Devido ao desenvolvimento tecnológico, às necessidades econômicas e aos fatores ambientais, vários materiais vêm sendo substituídos. Os materiais cerâmicos estão entre os escolhidos para a substituição desses materiais por apresentarem alta dureza, boa estabilidade química, baixa densidade e boa resistência a altas temperaturas. A alumina destaca-se em seu desempenho pela sua resistência mecânica e refratariedade além de se tratar de um dos materiais cerâmicos mais estáveis. Até pouco tempo, a obtenção de pós de alfa-alumina se restringia a um tamanho definido, devido ao inerente crescimento do cristal resultante da transformação de fase durante o processo de calcinação. Atualmente novas rotas de síntese estão sendo propostas de forma a se alcançar a fase estável da alumina, sem crescimento dos cristais. Este estudo teve como objetivo verificar o processo de obtenção de pós finos de alfa alumina utilizando como etapa intermediária a moagem de alta energia, observando a eficiência do mesmo através da caracterização dos pós obtidos. Para tanto foram sintetizadas resinas através da emulsificação com ácido oleico, as quais foram pré-calcinação a 500oC e submetidas a moagem em tempos de 3 horas, 5 horas e 7 horas. Após a moagem, os pós foram então a calcinação nas temperaturas de 900ºC, 1000ºC e 1100ºC para obtenção da fase estável α-Al2O3. Os pós obtidos foram caracterizados por difração de raios X, espectroscopia no infravermelho e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a moagem de alta energia altera as temperaturas de transformações de fase da alumina, provavelmente devido ao aumento da reatividade das partículas do pó.

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Page 1: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSASETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE

ALTA ENERGIA

KETHLINN RAMOS

VINICIUS DE GÓES

PONTA GROSSA

2009

Page 2: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

INTRODUÇÃO

Materiais Cerâmicos

Alumina

Obtenção de Pós Finos de Alfa Alumina utilizando Moagem de Alta Energia

Page 3: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

ALUMINA

-Al2O3 Fases de Transição

ρ-, χ-, κ-, η-, θ-, γ-, δ-Al2O3 Conformação Sinterização Aplicações

Page 4: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Processos de Obtenção de -Al2O3Processo Bayer

Page 5: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Processos de Obtenção de -Al2O3Processo de Síntese Química

Método de Emulsificação com Ácido Oleico

Page 6: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Processos de Obtenção de -Al2O3Processo por Moagem de Alta Energia

Elevada Velocidade e Frequência de Impacto

Tipo de Moinho, Tempo de Moagem, Características das Esferas

Refinamento do Tamanho de Grão, Altas Temperaturas, Altas Pressões

Aumento da área superficial na Alumina

Page 7: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Page 8: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Fluorescência de Raios X

Tabela 1: Quantidade de ferro em função do tempo de moagem dos pós Al2O3

Tempo de Moagem

Quantidade de Fe

3 horas 0,332%

5 horas 0,242%

7 horas 0,231%

Page 9: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Difração de Raios X

DRX dos pós de Al2O3 pré-calcinados a 500˚C

20 40 60 80

0 horas - 500ºC

Inte

nsid

ade

2

Page 10: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Difração de Raios X

DRX dos pós de Al2O3 submetidos a 0 horas de moagem de alta energia calcinados a 900˚C e 1000˚C

20 40 60 80

Inte

nsid

ade

2

3 horas - 500ºC

5 horas - 500ºC

7 horas - 500ºC

Page 11: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Difração de Raios X

20 40 60 80

Inte

nsid

ade

2

0 horas - 900ºC

0 horas - 1000ºC

DRX dos pós de Al2O3 submetidos a 0 horas de moagem de alta energiacalcinados a 900˚C e 1000˚C

Page 12: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Difração de Raios X

20 40 60 80

Inte

nsid

ade

2

3 horas - 900ºC

3 horas - 1000ºC

3 horas - 1100ºC

DRX dos pós de Al2O3 submetidos a 3 horas de moagem de alta energia calcinados a 900˚C, 1000˚C e 1100˚C

Page 13: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Difração de Raios X

20 40 60 80

Iten

sida

de

2

5 horas - 900ºC

5 horas - 1000ºC

5 horas - 1100ºC

DRX dos pós de Al2O3 submetidos a 5 horas de moagem de alta energiacalcinados a 900˚C, 1000˚C e 1100˚C

Page 14: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Difração de Raios X

20 40 60 80

Inte

nsid

ade

2

7 horas - 900ºC

7 horas - 1000ºC

7 horas - 1100ºC

DRX dos pós de Al2O3 submetidos a 7 horas de moagem de alta energiacalcinados a 900˚C, 1000˚C e 1100˚C

Page 15: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Difração de Raios X

20 40 60 80

Inte

nsid

ade

2

3 horas - 900ºC

5 horas - 900ºC

7 horas - 900ºC

DRX dos pós de Al2O3 submetidas a moagem de alta energia por 3 horas, 5 horas e 7 horase calcinados a 900˚C

Page 16: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Difração de Raios X

20 40 60 80

Inte

nsid

ade

2

3 horas - 1000ºC

5 horas - 1000ºC

7 horas - 1000ºC

DRX dos pós de Al2O3 submetidas a moagem de alta energia por 3 horas, 5 horas e 7 horas e calcinados a 1000˚C

Page 17: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Difração de Raios X

20 40 60 80

Inte

nsid

ade

2

3 horas - 1100ºC

5 horas - 1100ºC

7 horas - 1100ºC

DRX dos pós de Al2O3 submetidas a moagem de alta energia por 3 horas, 5 horas e 7 horase calcinados a 1100˚C

Page 18: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Espectroscopia no Infravermelho

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

% T

Comprimento de Onda (cm-1)

0 horas - 500ºC

Espectro de infravermelho dos pós de Al2O3 pré-calcinada a 500˚C

Page 19: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Espectroscopia no Infravermelho

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

% T

Comprimento de Onda (cm-1)

3 horas - 500ºC

5 horas - 500ºC

7 horas - 500ºC

Espectro de infravermelho dos pós de Al2O3 submetidos a moagem de alta energia por 3 horas, 5 horas e 7 horas após pré-calcinação a 500˚C

Page 20: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Espectroscopia no Infravermelho

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

% T

Comprimento de Onda (cm-1)

3 horas - 900ºC

5 horas - 900ºC

7 horas - 900ºC

Espectro de infravermelho dos pós de Al2O3 submetidas a moagem de alta energia por 3 horas, 5 horas e 7 horas e calcinados a 900˚C

Page 21: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Espectroscopia no Infravermelho

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

% T

Comprimento de Onda (cm-1)

3 horas - 1000ºC

5 horas - 1000ºC

7 horas - 1000ºC

Espectro de infravermelho dos pós de Al2O3 submetidas a moagem de alta energia por 3 horas, 5 horas e 7 horas e calcinados a 1000˚C

Page 22: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Espectroscopia no Infravermelho

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

% T

Comprimento de Onda (cm-1)

3 horas - 1100ºC

5 horas - 1100ºC

7 horas - 1100ºC

Espectro de infravermelho dos pós de Al2O3 submetidas a moagem de alta energiapor 3 horas, 5 horas e 7 horas e calcinados a 1100˚C

Page 23: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Microscopia Eletrônica de Varredura

Micrografia dos pós de Al2O3 pré-calcinados a 500˚C

Page 24: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Microscopia Eletrônica de VarreduraMicrografia dos pós de Al2O3 submetidos a moagem de alta energia pré-calcinados a 500ºC

3 horas 5 horas

7 horas

Page 25: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Microscopia Eletrônica de VarreduraMicrografia dos pós de Al2O3 submetidos a moagem de alta energia calcinados a 900ºC

3 horas 5 horas

7 horas

Page 26: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Microscopia Eletrônica de VarreduraMicrografia dos pós de Al2O3 submetidos a moagem de alta energia calcinados a 1000ºC

3 horas 5 horas

7 horas

Page 27: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

Microscopia Eletrônica de VarreduraMicrografia dos pós de Al2O3 submetidos a moagem de alta energia calcinados a 1100ºC

3 horas 5 horas

7 horas

Page 28: OBTENÇÃO DE PÓS FINOS DE ALFA ALUMINA UTILIZANDO MOAGEM DE ALTA ENERGIA

CONCLUSÃO

Temperatura de Transformação de Fase x Tempo de Moagem

Morfologia das Partículas