A sinterização de SnO2 puro foi estudado por taxa constante de aquecimento e por sinterização isotérmica. O estudo de taxa constante de aquecimento mostrou que não ocorre retração macroscópica durante o processo de sinterização até temperaturas de 1500 ºC. Medidas de distribuição de tamanho de poros, usando adsorção de gás, tamanho de grão e tamanho de cristalito para amostras sinterizadas isotermicamente mostrou a não formação de uma microestrutura não-densificante durante o processo de sinterização. Estes resultados são um forte indicativo que a densificação foi inibida por fatores termodinâmicos, principalmente o alto valor da razão de gamaGB/gSV. Uma explicação, baseada na natureza covalente da ligação química e no balanço entre forças atrativas e repulsivas, é apresentada para explicar o alto valor da razão gamaGB/gamaSV no SnO2.

Pure SnO2 sintering was studied by constant heating rate and isothermal sintering. The constant heating rate study showed no macroscopic shrinkage during the sintering process up to 1500 ºC. Pore size distribution measurements, using gas desorption, and grain size and crystallite size measurements of isothermally sintered samples showed no formation of non-densifying microstructures during the sintering process. These results are a strong indication that densification was prevented by thermodynamic factors, mainly the high ratio of gammaGB/gSV. An explanation, based on the nature of covalent bonding and the balance between attractive and repulsive forces, was proposed to explain the high gammaGB/gammaSV ratio in SnO2.

Óxido de estanho é um material semicondutor do tipo n com comportamento altamente covalente. O transporte de massa neste óxido depende do estado da superfície promovido pela atmosfera ou pela solução sólida devida a dopagem de óxido aliovalente. A sinterização e o crescimento de grão deste tipo de óxido na forma de pó é então controlado pela atmosfera e pela formação de vacância de oxigênio extrínseca. Para o pó de SnO2 puro o estado da superfície depende somente da interação das moléculas da atmosfera com a superfície do SnO2. Atmosferas inertes como a de argônio promovem a formação de vacâncias de oxigênio na superfície devido a redução de SnO2 para SnO na superfície e liberação de moléculas de oxigênio formando vacâncias de oxigênio. Como conseqüência, a difusão via superfície é aumentada originando crescimento de grão mas não densificação. A atmosfera de oxigênio inibe a redução de SnO2 diminuindo a concentração de vacâncias de oxigênio na superfície. A adição de dopantes de menor valência na temperatura de sinterização cria vacâncias de oxigênio carregadas extrínsecas, que promovem transporte de massa no contorno de grão levando a densificação e crescimento de grão deste óxido policristalino. Cerâmicas de SnO2 dopadas com cobalto e nióbio exibem comportamento varistor, que pode ser aplicado em eletrônica. Alem disso, cerâmicas de SnO2 são quimicamente inertes e podem ser aplicadas na forma de cadinhos para a fusão de alguns vidros ópticos.

Tin oxide is an n type semiconductor material with a high covalent behavior. Mass transport in this oxide depends on the surface state promoted by atmosphere or by the solid solution of aliovalent oxide doping. The sintering and grain grow of this type of oxide powder is then controlled by atmosphere and by extrinsic oxygen vacancy formation. For pure SnO2 powder the surface state depends only in the interaction of atmosphere molecules with the SnO2 surface. Inert atmosphere like argon promotes oxygen vacancy formation at the surface due to the reduction of SnO 2 to SnO at surface and liberation of oxygen molecules forming an oxygen vacancy. As a consequence, surface diffusion is enhanced leading to grain coarsening, but no densification. Oxygen atmosphere inhibits the SnO2 reduction decreasing the surface oxygen vacancy concentration. Additions of dopants with lower valence at sintering temperature create extrinsic charged oxygen vacancies that promote mass transport at grain boundary leading to densification and grain growth of this polycrystalline oxide. Cobalt and niobium doped SnO2 ceramics exhibit varistor behavior, which can be applied in electronics. Moreover, SnO2 ceramics are chemically inert and can be applied in form of crucibles to melt some optical glasses.