Estabilización mecanoquímica de la solución sólida (ZrO2)0.97 (Y2O3)0.03 a partir de óxidos puros

NICOLAS M. RENDTORFF; GUSTAVO SUÁREZ; ESTEBAN F. AGLIETTI

Foz de Iguazu

Congreso; 54º Congreso Brasilero de cerámica; 2010

Existen las más diversas aplicaciones de la zirconia como material estructural y como electrolito sólido. La variedad polimórficta termodinámicamente estable a temperatura ambiente de la zirconia  es la monoclínica (m-ZrO2). Es bien conocido que mediante la adición de cationes en distintas proporciones a la estructura de la zirconia se pueden estabilizar de manera total o parcial las variedades tetragonal (t-ZrO2) y cúbica (c-ZrO2). Estas estructuras presentan diferentes (mejores) propiedades mecánicas y eléctricas. La obtención de zirconias estabilizadas se logra por vía química o por vía térmica. En el segundo caso las elevadas temperaturas (por encima de los 1250ºC) logran que la difusión de estos cationes dentro de la red de zirconia. La activación mecanoquímica ha demostrado ser una técnica efectiva para promover reacciones en estado sólido a relativamente bajas temperaturas e incluso a temperatura ambiente. En el presente trabajo se muestra que tras distintos tiempos de molienda de alta energía  de mezclas de zirconia monoclínica con 3% molar de oxido de itrio (Y2O3) se logra primero la perdida de cristalinidad de los óxidos iniciales acompañada de la desaparición del Y2O3 formando luego la fase tetragonal a temperatura ambiente. La formación de la solución sólida se incrementa a medida que aumenta el tiempo de molienda. La experiencia se realizo en un molino orbital, la evolución estructural se evaluó por difracción de rayos X, se observaron conjuntamente los cambios microestructurales por microscopia electrónica de barrido (MEB) y medidas de superficie especifica por medidas de adsorción (BET). Tratamientos térmicos de bajas temperaturas (600-1200ºC) de los polvos obtenidos mostraron un mayor grado de estabilización y cristalinidad del material que demuestran que la técnica es satisfactoria para obtener zirconia estabilizada. La obtención de zirconias estabilizadas se logra por vía química o por vía térmica. La activación mecanoquímica ha demostrado ser una técnica efectiva para promover reacciones en estado sólido a relativamente bajas temperaturas e incluso a temperatura ambiente. En el presente trabajo se muestra que tras distintos tiempos de molienda de alta energía  de mezclas de zirconia monoclínica con 3% molar de oxido de itrio (Y2O3) se logra la perdida de cristalinidad inicial seguida de la desaparición del Y2O3 formando luego la fase tetragonal incrementandose a medida que aumenta el tiempo de molienda. Se utilizó un molino orbital. La evolución estructural se evaluó por difracción de rayos X, se observaron los cambios microestructurales por microscopia electrónica de barrido (MEB) y medidas de superficie específica (BET). Los tratamientos térmicos entre 600 y 1200ºC de los polvos obtenidos mostraron un mayor grado de estabilización y cristalinidad demostrando la efectividad para obtener zirconia estabilizada.