Influence of Fe2O3 content on the dielectric behavior of aluminous porcelain insulators

Impact of spark plasma sintering (SPS) on mullite formation in porcelains

“…Since mullite is typically produced from cheap and naturally occurring raw materials, the level and types of impurity (i.e., TiO 2 , Fe 2 O 3, alkali/alkaline earth) also play an important role in its properties. For example, Fe 3+ and Ti 4+ can enter the mullite structure by substituting for Al 3+ at the octahedral site resulting in a reduction in its mechanical strength . In addition, alkali and alkaline earth elements can react with alumina and silica producing liquid phase at lower temperatures (1450‐1550°C compared to 1587°C in pure system) …”

“…For example, Fe 3+ and Ti 4+ can enter the mullite structure by substituting for Al 3+ at the octahedral site resulting in a reduction in its mechanical strength. [28][29][30][31] In addition, alkali and alkaline earth elements can react with alumina and silica producing liquid phase at lower temperatures (1450-1550°C compared to 1587°C in pure system). 32,33 Spark plasma sintering (SPS), unlike conventional firing processes, employs rapid heating rates (up to 1000°C/min) in vacuum (or inert atmosphere) under an applied pressure.…”

Microestrutura, fases cristalinas e propriedades elétricas de porcelanas aluminosas contendo diferentes concentrações de Fe2O3sinterizadas em atmosfera redutora e oxidante

“…A adição de Fe 2 O 3 resultou no surgimento de uma quarta fase, hematita. De acordo com um trabalho anterior [11], em elevada temperatura, baixas concentrações de Fe 2 O 3 são normalmente dissolvidas na fase liquida da porcelana devido à formação de um eutético durante a queima. No entanto, os resultados de difração de raios X mostram [18], onde foi observada a presença de α-Fe em massas de louça sanitária queimadas em condições redutoras.…”

“…As temperaturas máximas de queima para as formulações estudadas foram definidas com base em um trabalho anterior [11]. Buscou-se manter as mesmas temperaturas para as mesmas formulações para que a atmosfera fosse à única variável durante a queima.…”

“…Porém, estudos que abordam a influência de sua concentração sobre as propriedades elétricas de porcelanas são escassos na literatura. Em um desses poucos trabalhos, Piva et al [11] observou que o efeito deletério na constante dielétrica e tangente de perdas causado pela presença do Fe 2 O 3 está vinculado a não solubilização deste óxido nas fases da porcelana. De acordo com seus resultados, a utilização de matérias-primas com maiores concentrações de Fe 2 O 3 do que a atualmente utilizada não traria grandes alterações nas propriedades dielétricas, porém possibilitaria ganhos econômicos significativos em relação à aquisição de insumos e na etapa de sinterização, uma vez que a presença deste óxido reduz o preço das matérias-primas e diminui a temperatura de queima [12].…”