Na produção de componentes cerâmicos, além de se buscar propriedades especificas e superiores, também se busca produzir peças com dimensões que atendam aos requisitos do projeto. Um dos exemplos da importância do controle dimensional é a produção de cerâmicas do tipo piezoelétricas à base de titanato-zirconato de chumbo, aplicadas em transdutores hidroacústicos, cujo processamento não é trivial, sendo dispendioso e de risco ao manuseio (por causa da presença de chumbo), principalmente se a geometria especificada for hemisférica. Para a otimização do processamento (conformação e sinterização) destas cerâmicas pode-se utilizar outros insumos, como alumina, menos agressivo ao meio ambiente, maior disponibilidade, maior facilidade para processamento, de baixo risco ao manuseio, bem como, de baixo custo. Por esta razão, neste trabalho foram utilizadas duas composições à base de alumina, A (96,1% Al2O3, 3,0% SiO2, 0,9% MgO) e B (99,1% Al2O3, 0,9% MgO) e temperaturas de sinterização de 1550 ºC e 1650 ºC. O objetivo deste estudo foi produzir uma cerâmica com geometria hemisférica, de alta densidade, com controle dimensional relativo, por meio de prensagem uniaxial para conformação. Observou-se que a melhor relação entre o controle dimensional e a alta densificação foi obtida com a composição A e sinterização a 1550 ºC, em presença de fase líquida pela adição de SiO2. Apesar de os resultados para a composição B com sinterização a 1650 ºC terem sido aparentemente melhores, esta composição teve sua densificação comprometida e muito abaixo da esperada. Com os resultados obtidos da relação entre controle dimensional e processamento, podem-se aplicar algumas das etapas utilizadas para a produção de cerâmicas à base de PZT com alta densidade, por uma técnica de conformação simples, e geometria complexa (hemisférica), exigida como requisito de projeto de transdutores hidroacústicos.
In the production of ceramic components, specific and better properties are required to produce pieces according to the project. One example of the importance of the dimensional control is the production of piezoelectric ceramic for hydro-acoustic transducers. Its processing is not trivial, is expensive and risky to handle (due to the presence of lead), particularly for hemispheric shape. For the optimization of the processing (mechanical consolidation and sintering) of these ceramics, other materials may be used, such as alumina, less aggressive to the environment, with higher availability, easier processing, low risk for handling, as well as low cost. In this work two compositions based on alumina were used, A (96.1% Al2O3, 3.0% SiO2, 0.9% MgO) and B (99.1% Al2O3, 0.9% MgO), and two sintering temperatures, 1550 °C and 1650 °C. The objective of this study was to produce a ceramic with complex hemispherical geometry, high density and relative dimensional control, consolidated by dry pressing. It was observed that the best ratio of dimensional control and high densification was achieved with the A composition and sintering temperature 1550 °C, by liquid phase formed by adding SiO2. Although the results for composition B sintered at 1650 °C were apparently the best, this composition had densification much lower than expected. With the results of the relationship between dimensional control and processing can carry some of the steps used for the production of PZT-based ceramics with high density, by a simple mechanical consolidation and complex geometry (hemispherical) required for hydro-acoustic transducers.
