Activación mecanoquímica y comportamiento térmico de mezclas Ti- Fe3O4

A. A. CRISTÓBAL; E.F. AGLIETTI; J. M.PORTO LÓPEZ

Congreso; SAM - CONAMET 2005; 2005

La activación mecanoquímica de sólidos cristalinos ha adquirido gran importancia en las últimas décadas como método de preparación de precursores para la síntesis de nuevos materiales y fases metaestables no  obtenibles por métodos convencionales.   En el presente trabajo se estudia la activación de mezclas (Ti + Fe3O4) en relación molar 1:5, utilizando un molino de alta energía Fritsch Pulverisette 7, con recipientes y medios moledores de acero al Cr, en atmósfera de Ar, a 1500 rpm y con una relación de masas de medios moledores a muestra de 20.   En las muestras activadas, se observa por DRX una rápida disminución de la cristalinidad de la magnetita con el tiempo de tratamiento, y aún mayor del Ti, que por difracción de rayos X deja de ser detectable después de 3 h. La evolución del diagrama de difracción sugiere la formación de una estructura similar, con ligeras diferencias en las dimensiones de la red respecto de la espinela original.   El tratamiento térmico de las muestras activadas en atmósfera de Ar, durante 30 minutos y a temperaturas de 400, 500 y 600ºC, mostró un progresivo ordenamiento cristalino del material, con parámetros de red  ligeramente superiores a los de la espinela original, y a la vez la aparición de Fe metálico. Esto es debido a que el Fe contenido en la espinela ha sido reducido por el Ti, único reductor presente en el sistema, y la no observación de TiO2 sugiere que el Ti se habría incorporado, al menos parcialmente, a la estructura cristalina de la espinela. Por otra parte, el tratamiento térmico de la mezcla no activada no produjo ningún cambio en la misma.   El análisis térmico (ATD y TG) de las muestras activadas mostró una ancha banda exotérmica (ATD) coincidente con una ganancia de masa (TG), atribuibles a la oxidación del Ti remanente y/o del Fe formado en el sistema. La ganancia de masa a 1000ºC coincide con la calculada suponiendo que todo el metal existente en el sistema se oxida con el oxígeno contenido como impureza en el Ar. Este hecho confirma que durante la activación mecanoquímica, a temperatura ambiente o cercana a ella, no existe incorporación de oxígeno de la atmósfera. Por otra parte, el análisis por DRX de las muestras calcinadas a 1200ºC durante el análisis térmico sólo mostró presencia de hematita, no observándose ninguna de las formas cristalinas del TiO2 (el rutilo es la fase estable a alta temperatura).   Los resultados obtenidos sugieren que durante la activación a temperatura ambiente el Ti reduce al Fe de la espinela y lo reemplaza parcialmente en la estructura.