Caracterização elétrica de cerâmicas à base de SnO2 dopadas com Mn, Nb e Cr

Abstract

A influência do Cr na condutividade elétrica e propriedades microestruturais de cerâmicas à base de SnO2-Mn-Nb foi investigada. Também foi estudada a influência do método de preparação nas características dos pós precursores cerâmicos e nas propriedades e características das cerâmicas resultantes. Sistemas SnO2-Mn-Nb com concentrações variadas de Cr foram preparados pelo método convencional de mistura de óxidos e pelo método Pechini (rota orgânica). Foram utilizadas medidas de área superficial (método BET), difração de raios X, espectroscopia vibracional no infravermelho e microscopia eletrônica de varredura a fim de caracterizar os pós preparados. Análises de condutividade elétrica e impedância complexa confirmaram uma diminuição da condutividade em função do aumento da concentração de Cr também relacionado a esta segregação que limita a passagem de corrente pelo contorno de grão. Os sistemas preparados pelo método Pechini mostraram-se mais resistivos nas curvas I-V em relação aos sistemas preparados por mistura de óxidos. A adição de Cr levou a uma diminuição do coeficiente de não-linearidade uma vez que o Cr parece segregar no contorno de grão, diminuindo o tamanho de grão, levando a uma microestrutura porosa e conseqüentemente degradando as propriedades varistoras dos sistemas.

The influence of Cr in the electrical conductivity and in microstuctural properties of SnO2-based ceramics was studied. In addition, the influence of preparation method in the characteristics of ceramics precursor powders and in the characteristics and properties of the resultant ceramics was investigated. SnO2-Mn-Nb systems with varied Cr concentration were prepared by the conventional method of mixture of oxides and by Pechini method (organic route). Surface area measurements (BET method), X-ray diffraction, infrared spectroscopy and scanning electronic microscopy were utilized to characterize the prepared powders. Analysis of electrical conductivity and complex impedance confirm a decrease of conductivity as a function of the increase of Cr concentration also related to this segregation that limits the current passage by the grain boundary. The systems prepared by Pechini method turned out to be more resistive in the I-V curves than systems prepared by mixture of oxides. The Cr addition led to a decrease of non-linear coefficient since the Cr seem to segregate on grain boundary, decreasing the grain size, leading to a porous microstructure and, consequently, degraded of varistors properties of systems.