Influência de variáveis de processamento sobre as propriedades elétricas de varistores de SnO2 atomizados via Spray Dryer

Abstract

Resumo: Neste trabalho, foi estudada a influência de algumas variáveis de processamento sobre as propriedades elétricas de um varistor tradicional de SnO2. Um diferencial do processo cerâmico convencional de laboratório, foi a secagem via "Spray Dryer" para a produção de pós granulados. Os efeitos do tempo de moagem,da adição de ligante/plastificante, da concentração de dispersante e do aumento da pressão de compactação foram avaliados. Os resultados mostraram que a adição doligante/plastificante foi a responsável pela formação dos grânulos, e que o aumento da concentração de dispersante elevou o pH das suspensões e alterou a morfologia dos pós de esférica para "donuts". O aumento da pressão de compactação diminuiu a população de poros intergranulares e, por conseqüência, o campo elétrico deruptura Er. Varistores produzidos a partir de suspensões pouco dispersasapresentaram Er mais elevados, provavelmente, devido à contribuição resistiva dos poros intergranulares e oclusos, além do efeito das barreiras elétricas de contornode grão. O maior tempo de moagem produziu grânulos mais finos, promoveu o aumento da cinética de crescimento dos grãos durante sinterização e diminuiu o Er. O número de sistemas varistores comparáveis para estudar o efeito de cada variável sobre o coeficiente de não-linearidade a não foi suficiente. Entretanto, o estudo mostrou que varistores de SnO2 oriundos de pós atomizados, apresentaram valoresde Er e a superiores àquele produzido a partir de particulados.

Abstract: This work aims at assessing the influence of some processing variables on the electrical properties of a traditional SnO2 varistor. One differential in the laboratory conventional ceramic processing was the spray dryer applied for the production of granulated powders. The effects of grinding time, binder/plasticizer addition,dispersant concentration and increase in the compaction pressure were evaluated.Results showed that the addition of binder/plasticizer was responsible for the formation of granules, and the increase in the dispersant concentration raised the suspensions pH and altering the powders morphology, from spherical to donutsshaped. The increase in compaction pressure reduced the inter-granular pores population and consequently the breakdown electrical field Eb. Varistors produced from the flocculated suspensions presented higher Eb, probably due to the intergranular and occluse pores resistive contribution, besides the effect of the grain boundary electrical barrier. Longer grinding time produced finer granules, promoting increase in grain growth kinetics during sintering, and reduced Eb. The number of comparable varistor systems was not sufficient for the study of each variable effect, on the a ?non-linear coefficient. However, the study showed that SnO2 varistors coming from granulated powder present higher Eb values than those produced from particulate.