ÁREA: Química dos Materiais

TÍTULO: OBTENÇÃO DA FERRITA DE MNZN PELO MÉTODOS DOS CITRATOS PRECURSORES

AUTORES: BEZERRA, M. J. O. S., PROGRAMA DE PóS-GRADUAçãO EM QUíMICA, UFRN.
LIMA, U.R., PROGRAMA DE PóS-GRADUAçãO EM QUíMICA, UFRN.
RODRIGUES, M. K. C., DEPARTAMENTO DE QUíMICA, UFRN.
OLIVEIRA, J. F., DEPARTAMENTO DE QUíMICA, UFRN.
M. C. REZENDE, CTA/INSTITUTO DE AERONáUTICA E ESPAçO/DIVISãO DE MATERIAIS.
NASAR, M.C., PROGRAMA DE PóS-GRADUAçãO EM QUíMICA, UFRN.
NASAR, R. S., PROGRAMA DE PóS-GRADUAçãO EM QUíMICA, UFRN.
MJOSBEZERRA@OI.COM.BR


RESUMO: O presente trabalho trata da síntese da ferrite de Mn-Zn na composição Mn0.7Zn0.3Fe2O4 obtida via método dos citratos precursores. O referido método é um processo químico por via úmida que envolve a formação de complexos citratos dos cátions constituintes. As partículas obtidas por este método são preferencialmente grandes e de tamanho uniforme. As ferrites de Mn-Zn obtidas e calcinadas a 900ºC/2h em diferentes atmosferas: ar, inerte (argônio) e sob vácuo foram caracterizadas por análise na região do infravermelho (FTIR), difração de raios-X (DRX), análises termogravimétrica e térmica diferencial (TG/DTA).

PALAVRAS CHAVES: citratos precursores, ferrita de mnzn

INTRODUÇÃO: A obtenção de ferritas policristalinas com boas propriedades magnéticas é considerada complexa e difícil, visto que o principal problema encontrado está no fato que muitas das propriedades necessárias para as aplicações das ferritas não são intrínsecas, mas sim extrínsecas [1,2]. Sendo assim, a ferrita não é completamente definida pela sua composição química e estrutura cristalina, mas requer conhecimento e controle dos parâmetros de sua microestrutura, logo a seleção de um processo químico apropriado é, conseqüentemente, a chave para obter ferritas de boa qualidade. O referido método é um processo químico por via úmida que envolve a formação de complexos citratos dos cátions constituintes. As partículas obtidas por este método são preferencialmente grandes e de tamanho uniforme [3]. As ferritas de Mn-Zn têm baixa magnetização de saturação e permeabilidade inicial alta quando comparada com outros materiais metálicos magnéticos. São freqüentemente utilizadas em transformadores, indutores, e convertedores na gama de alta-frequência por causa da resistência elétrica alta e também pela vantagem econômica [1,2,4].

MATERIAL E MÉTODOS: A ferrite de Mn-Zn na composição Mn0,7Zn0,3Fe2O4 foi processada pelo método dos citratos precursores. Os materiais usados eram nitrato de manganês hexahidratado, nitrato de zinco, nitrato de ferro (III) e o ácido cítrico anidro. As resinas dos metais Fe, Mn e Zn foram obtidas separadamente pela mesma rota química que consiste em pesar o ácido cítrico na proporção 1:3 (mol%), em seguida o ácido cítrico foi dissolvido em água destilada aquecendo-se a até 70ºC. O nitrato do respectivo metal foi adicionado a esta solução até a formação completa do complexo do citrato do metal, deixando-se homogeneizar por cerca de 2,5h resultando em uma solução transparente. As resinas foram então misturadas na proporção estequiométrica desejada sob agitação magnética deixando-se homogeneizar por 1h. O precursor foi calcinado a 350ºC/3,5h obtendo-se o pó da ferrita. Esta amostra foi calcinada em diferentes atmosferas: ar, inerte (argônio) e sob vácuo em 900ºC/2h com taxa de aquecimento de 5ºC/min o pó foi caracterizado por análise na região do infravermelho (FTIR), difrações de raios-X (DRX), análises termogravimétrica e térmica diferencial (TG/DTA).

RESULTADOS E DISCUSSÃO: De acordo com o espectro FTIR as faixas de absorção do oxigênio e do metal em 600-550 e 450-385cm-1 são bandas características das estruturas espinélio e para ferrites em especial. A banda 350-330cm-1 é menos intensa e às vezes funde-se com a banda 450-385cm-1 que dá uma única banda larga em 420-330cm-1.
De acordo com a TG/DTA fig. 2, observa-se a saída de água próximo a 100ºC, entre 200º e 400ºC a decomposição polimérica do composto e em torno de 600ºC ganho de massa, que de acordo com a literatura, é devida a reação de oxidação dos íons Mn+2Mn+4, que é a forma termodinâmica estável nestas temperaturas.
A difração de raios-X a 350ºC/3,5h, fig. 3, mostra características de material semicristalino, observa-se um pico 100% em 2 = 35 referente à formação da fase ferrita. Na fig. 4, observa-se que a falta de controle da atmosfera de calcinação provoca a formação de uma fase secundária, a hematita(Fe2O3). O aumento da temperatura provoca energia suficiente para a formação da fase secundária, visto nos raios-X da fig. 4(a). Sob vácuo diminuiu a presença da hematita fig. 4(b), entretanto em atmosfera de argônio a fase ferrita foi nucleada 100% fig. 4(c).




CONCLUSÕES: As análises indicam que o método de processamento foi eficaz na obtenção da ferrita de MnZn. A fase ferrita semicristalina em 350ºC foi intensificada com o aumento da temperatura de calcinação, observando-se que as amostras calcinadas a 900ºC/2h em atmosfera inerte apresentaram formação de fase única do tipo espinélio. De acordo com a literatura, a presença da fase secundária (hematita), nas amostras calcinadas sem controle de atmosfera e sob vácuo, deve-se ao não controle da presença de oxigênio na atmosfera de queima.

AGRADECIMENTOS:Ao Programa de pós-graduação em Química da UFRN; a Capes/CNPQ pelo apoio financeiro; ao CTA em São José dos Campos/SP pelo apoio técnico.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:[1] INABA, H. “Impedance measurement of single-crystalline and polycrystalline manganese-zinc ferrites with various non-stoichiometries”. Journal of Materials Science, 32 (1997) 1867-1872.
[2] GAMA. A.M. “Efeito das proporções de Mn/Zn e Fe/Mn + Zn na temperatura de Curie de ferrites do tipo (Mn+Zn)1-xFe2+xO4+”. Dissertação apresentada à Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2003.
[3] A. Thakur, M. Singh; “Prepraration and characterization of nanosize Mn0,4Zn0,6Fe2O4 ferrite by citrate precursor method”. Ceramics International, 29 (2003) 505-511.
[4] Chen, S.H.; Chang, S.C.; Tsay, C.Y.; Liu, K.S.; Lin, I.N. “Improvement on magnetic power loss of MnZn-ferrite materials by V2O5 and Nb2O5 co-doping”. Journal of the European Ceramic Society, 21 (2001) 1931-1935.