Yttria-stabilized Zirconia with beige colour

• Autor(a) principal: Holz, Laura Isabel Vilas
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/21874
• topic: Engenharia de materiais; Centros corados; Zircónia

A Zircónia é um cerâmico avançado que se tem destacado como um material versátil e promissor, apresentando uma combinação interessante de propriedades térmicas, elétricas, óticas e mecânicas, pouco comuns nos materiais cerâmicos, sendo por isso utilizada em diversas aplicações. A empresa INNOVNANO produz pós de Zircónia com diferentes características e atualmente tem clientes interessados em cerâmicos à base de Zircónia estabilizada com ítria de coloração bege com propriedades mecânicas específicas. Assim, o trabalho realizado neste estágio pretendeu desenvolver um material que cumpra os requisitos solicitados, tendo como referência uma amostra cedida por um cliente da INNOVNANO cuja cor se pretendia reproduzir, mas cuja composição e processamento eram desconhecidos. Deste modo, o trabalho teve início com a caracterização da amostra de referência através de Microscopia Eletrónica de Varrimento, Difração de raios X, espectroscopia de Raman, Fotoluminescência e Refletância Difusa de modo a permitir compreender o mecanismo de coloração, o qual mostrou ser baseado em defeitos estruturais, desenvolvidos em condições redutoras. A introdução de defeitos extrínsecos pela dopagem com óxido de ferro (Fe2O3) na matriz da Zircónia estabilizada com 2 mol % de ítria (2YSZ) foi a alternativa selecionada para a reprodução da cor solicitada. As amostras foram estudadas do ponto de vista microestrutural, estrutural e ótico. A dopagem com óxido de ferro revelou ser um mecanismo de coloração adequado, reprodutível e irreversível, permitindo o desenvolvimento de um material cromaticamente estável no que concerne à sua utilização em diferentes condições de processamento, tais como diferentes atmosferas e intervalos de temperatura. A estabilidade da cor foi confirmada com tratamentos térmicos em atmosferas oxidantes e redutoras. O efeito da adição do dopante nas propriedades mecânicas da Zircónia foi estudado, avaliando-se a tenacidade à fratura (KIC), a dureza de Vickers (HV10) e a resistência à flexão (σflexural) em amostras com elevado teor de Zircónia tetragonal ( >92 %) e com elevada densidade relativa ( >96%). Os materiais desenvolvidos preenchem os requisitos previamente definidos pela INNOVNANO, tendo-se observado, contudo, um ligeiro decréscimo da tenacidade à fratura com a adição de dopante. Já a dureza Vickers e a resistência à flexão não foram significativamente afetadas pela adição de Fe2O3.