Cerâmicas densas de óxido de estanho são muito promissoras para aplicações tecnológicas como varistores e cadinhos de fusão de vidros corrosivos. Vários aditivos em pequenas concentrações podem ser usados como promotores de densificação desta cerâmica. No presente trabalho foram estudadas as cinéticas de sinterização do óxido de estanho, considerando o efeito de atmosfera de sinterização e da concentração de MnO2. Sistemas de SnO2-MnO2 foram preparados pelo método dos precursores poliméricos e os pós obtidos foram caracterizados por medidas de área de superfície específica (BET) e por difração de raios X. Pós de SnO2 com concentrações variadas de MnO2 foram compactados de forma cilíndrica e sinterizados em dilatômetro com taxa de aquecimento constante e atmosferas controladas. Amostras sinterizadas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura. A influência da atmosfera (argônio, ar ou CO2) como também das concentrações de MnO2 na cinética de sinterização foram determinadas. Os dados cinéticos da retração linear foram analisados pelos modelos cinéticos para a fase inicial de sinterização (Woolfrey e Bannister) como também para a sinterização global (Su e Johnson) permitindo determinar a energia de ativação aparente. De acordo com a determinação da curva mestre de sinterização, a energia de ativação aparente de todo o processo de sinterização foi determinada bem como sua dependência com a atmosfera e concentrações de manganês. Baseado nestes valores e no expoente n, pode-se determinar, pela equação clássica de crescimento de grão, que o mecanismo de sinterização mais provável é de difusão por contorno de grão com redistribuição superficial controlando a cinética de sinterização.

Dense tin oxide based ceramics are very promising for technological applications such as varistors and crucibles for melting very corrosive glasses. Several additives have been used in small concentrations as densifying aids for this oxide. In the present study the sintering kinetics of tin oxide was studied considering the effect of sintering atmosphere and of the MnO2 concentration. SnO2-MnO2 systems were prepared from the polymeric precursors method and the obtained powders were characterized by surface area by the BET method. SnO2 powders with varied MnO2 concentrations were pressed in cylindrical shape, and sintered in a dilatometer furnace with constant heating rate and controlled atmospheres. Sintered samples were characterized by scanning electron microscopy. The influence of atmosphere (argon, air or CO2) as well as of the MnO2 concentrations on the sintering kinetics was determined. The kinetics data of linear shrinkage were analyzed in terms of kinetic models for the initial stage of sintering (Woolfrey and Bannister) as well as for the global sintering (Su e Johnson) allowing the determination of the apparent activation energy. Following the determination of the master sintering curve the apparent activation energy of all sintering process were determined as well as its dependence with the atmosphere and manganese concentrations. Based on these values and on the n exponent, determined by the classical grain growth equation, it was concluded that the most probable sintering mechanism is grain boundary diffusion with surface redistribution controlling the kinetics.

Pós de titanato zirconato de chumbo (PZT) puros e dopados com bário foram obtidos pelo método de precursores poliméricos, conformados uniaxialmente, na forma de cilindros, utilizando 15 MPa, e prensados isostaticamente à 210MPa. Com o objetivo de estudar o comportamento de sinterização os compactos foram divididos em dois lotes. Sendo um sinterizado em um forno acoplado a um dilatômetro até a temperatura de 1300 °C e o outro sinterizado em forno tipo mufla, em sistema fechado, na temperatura de 1100 °C por 4 horas. Verificou-se que a adição do íon bário influencia na cinética de sinterização, na densificação final, na microestrutura e nas propriedades elétricas da cerâmica. A adição de bário aumenta a concentração da fase tetragonal no PZT, em função da substituição do chumbo por bário na rede perovskita. As amostras dopadas com concentrações maiores que 5,0 mol % em bário apresentaram segregação de PbO no contorno de grão, inibindo seu crescimento.

Pure and barium doped lead zirconate titanate powders were obtained by the polymeric precursor method, uniaxially conformed in cylinders form using 15 MPa and pressing isostatically at 210 MPa. In order to study the sintering behaviour, the compacts were divided in two parts. One part was sintered in a dilatometer furnace till 1300 °C and the other one sintered in muffle furnace in the temperature of 1100 °C for 4 hours. It was verified that the addition of barium influences on the sintering kinetics, on the final density, microstructure and electric properties of the ceramics. The addition of barium increases the concentration of the tetragonal phase of PZT due to the substitution of lead by barium in the perovskite lattice. The samples doped with barium concentrations higher than 5.0 mol % leads to the segregation of PbO in the grain boundary, inhibiting grain growth.

Óxido de estanho é um material semicondutor do tipo n com comportamento altamente covalente. O transporte de massa neste óxido depende do estado da superfície promovido pela atmosfera ou pela solução sólida devida a dopagem de óxido aliovalente. A sinterização e o crescimento de grão deste tipo de óxido na forma de pó é então controlado pela atmosfera e pela formação de vacância de oxigênio extrínseca. Para o pó de SnO2 puro o estado da superfície depende somente da interação das moléculas da atmosfera com a superfície do SnO2. Atmosferas inertes como a de argônio promovem a formação de vacâncias de oxigênio na superfície devido a redução de SnO2 para SnO na superfície e liberação de moléculas de oxigênio formando vacâncias de oxigênio. Como conseqüência, a difusão via superfície é aumentada originando crescimento de grão mas não densificação. A atmosfera de oxigênio inibe a redução de SnO2 diminuindo a concentração de vacâncias de oxigênio na superfície. A adição de dopantes de menor valência na temperatura de sinterização cria vacâncias de oxigênio carregadas extrínsecas, que promovem transporte de massa no contorno de grão levando a densificação e crescimento de grão deste óxido policristalino. Cerâmicas de SnO2 dopadas com cobalto e nióbio exibem comportamento varistor, que pode ser aplicado em eletrônica. Alem disso, cerâmicas de SnO2 são quimicamente inertes e podem ser aplicadas na forma de cadinhos para a fusão de alguns vidros ópticos.

Tin oxide is an n type semiconductor material with a high covalent behavior. Mass transport in this oxide depends on the surface state promoted by atmosphere or by the solid solution of aliovalent oxide doping. The sintering and grain grow of this type of oxide powder is then controlled by atmosphere and by extrinsic oxygen vacancy formation. For pure SnO2 powder the surface state depends only in the interaction of atmosphere molecules with the SnO2 surface. Inert atmosphere like argon promotes oxygen vacancy formation at the surface due to the reduction of SnO 2 to SnO at surface and liberation of oxygen molecules forming an oxygen vacancy. As a consequence, surface diffusion is enhanced leading to grain coarsening, but no densification. Oxygen atmosphere inhibits the SnO2 reduction decreasing the surface oxygen vacancy concentration. Additions of dopants with lower valence at sintering temperature create extrinsic charged oxygen vacancies that promote mass transport at grain boundary leading to densification and grain growth of this polycrystalline oxide. Cobalt and niobium doped SnO2 ceramics exhibit varistor behavior, which can be applied in electronics. Moreover, SnO2 ceramics are chemically inert and can be applied in form of crucibles to melt some optical glasses.