Estudo do processo de compactação de óxidos de nióbio pelo método de centrifugação

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Freitas, Fernanda Monteiro
• Orientador(a): Moriyama, André Luis Lopes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Compactação; Pentóxido de nióbio; Cerâmicas; Centrifugal casting
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27127

O Brasil detém mais de 90% das reservas de nióbio do mundo e é o maior produtor e exportador deste material, como liga ferronióbio, óxido de nióbio e outros produtos. Ainda assim, existe a necessidade de ampliar a utilização do nióbio no país, a fim a aproveitá-lo melhor economicamente. O Ministério de Minas e Energia do Brasil incentiva, por meio da pesquisa, o desenvolvimento de aplicações tecnológicas para agregar valor ao nióbio e seus derivados. As notáveis propriedades químicas e físicas do Nb2O5 tornam este material promissor para aplicação como adsorvente, sensor de gases, células solares e em componentes eletrocrômicos. Recentes pesquisas vêm constatando a possibilidade de várias aplicações catalíticas dos óxidos de nióbio, seja como fase ativa ou como suporte. Considerando o exposto, foi realizado um estudo do processo de compactação de suspensões de Nb2O5 pelo método centrifugal casting a fim de avaliar esse método de baixa complexidade e baixo custo na preparação de suportes. Inicialmente, o método slip casting usando moldes de gesso foi experimentado, mas a metodologia utilizando força centrífuga se mostrou nitidamente mais eficaz na compactação dos óxidos, sendo, portanto, a técnica escolhida. As suspensões foram preparadas pela mistura do Nb2O5 puro ou hidratado, PVA, ágar, água deionizada e ácido bórico dissolvido em glicerina. A aceleração centrífuga foi fixada a 10.000 rpm e variou-se o tempo de compactação (5, 10, 20 e 30 min). Diferentes temperaturas (1100, 1200, 1300 e 1400 °C) foram aplicadas no tratamento térmico das amostras, todas submetidas ao patamar de 4 horas. Os compactos verdes e as peças finais foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEVFEG), difração de raios-X (DRX). As densidades foram determinadas pelo método de Arquimedes e a porosidade aparente dos compactos sinterizados foi calculada a partir das imagens de microscopia. Os resultados mostraram influência significativa da temperatura de sinterização na contração das peças, resultando em um aumento expressivo da densidade sinterizada com o aumento de temperatura. O tempo de centrifugação de 20 min foi considerado mais adequado resultando em uma densidade a verde mais elevada. A compactação foi avaliada também através das micrografias, as quais evidenciaram superfícies uniformes a partir de 1300 °C. Por fim, conclui-se que a metodologia estudada tem potencial para produzir cerâmicas porosas, obtendo compactos de Nb2O5 que atingiram 90,6% da densidade teórica e porosidade aparente de 30% após sinterização a 1400 °C por 4 h.