Title

INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕES DE SINTERIZAÇÃO SOBRE O DESENVOLVIMENTO MICROESTRUTURAL DE CERÂMICAS VARISTORAS

INFLUENCE OF THE SINTERING CONDITIONS ON THE MICROSTRUCTURAL DEVELOPMENT OF VARISTOR CERAMICS

Authorship

Furtado, José Geraldo de Melo; Silva, Gisele Ezechiello da; Nóbrega, Maria Cecília de Souza

Furtado, José Geraldo de Melo

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Silva, Gisele Ezechiello da

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Nóbrega, Maria Cecília de Souza

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DOI

10.5151/2594-5327-0346

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Abstract

As propriedades elétricas de um varistor emergem de sua microestrutura, a qual é formada durante o processo de sinterização. Neste trabalho, cerâmicas varistoras à base de óxido de zinco foram produzidas através do método cerâmico. A caracterização elétrica, efetuada a partir de dados de tensão-corrente e tensão-capacitância, e microestrutural, por meio de microscopia eletrônica de varredura e determinação da densidade das peças obtidas, foi efetuada com o intuito de verificar a influência das condições de sinterização (temperatura, tempo e atmosfera) sobre o desenvolvimento microestrutural, notadamente a cinética de crescimento de grão e o grau de densificação, dos varistores produzidos, relacionando-se estes aspectos com o seu desempenho elétrico. Conclui-se que, para o sistema cerâmico estudado, a sinterização em atmosfera oxidante promove um decréscimo na velocidade de migração dos contornos de grão, resultando em maior densificação do corpo cerâmico e em incremento no comportamento elétrico não-linear do dispositivo, uma vez que proporciona o aumento da concentração de estados aceitadores nos contornos de grão da microestrutura cerâmica. Pôde-se diferenciar o mecanismo de crescimento de grão predominante em função da composição da atmosfera de sinterização. Adicionalmente, determinou-se as condições ótimas de sinterização para o sistema cerâmico varistor estudado.

Zinc oxide based varistors were produced by conventional ceramic techniques (mixture of oxides, pressing and sintering) from oxide powders of zinc, bismuth, antimony, cobalt, nickel, manganese and chromium. Electrical (voltage-current and voltage-capacitance curves and determination of the associated parameters) and microstructural (scanning electron microscopy) characterization and determination of the pieces densities were used to evaluate the influence of the sintering conditions (temperature, time and atmosphere) on the grain growth kinetics, the densification level and electrical performance of the produced varistors. The results show that the pure oxygen sintering atmosphere provides a decrease in the grain boundary migration velocity, resulting in more densification of the ceramic piece and in increase in non-linear electrical behavior of the device. Additionality, the optimize sintering conditions for the studied ceramic system were determined.

Keywords

Varistores; Caracterização microestrutural; Sinterização.

Varistors; Microstructural characterization; Ceramic sintering.