O estudante Leandro Lima Evangelista, orientado pelo Prof. Valderes Drago e coorientado pelo Prof. Aloisio Nelmo Klein, defenderá sua tese na próxima sexta-feira (28/02) às 13h30min, no Auditório da FAPEU. A defesa é vinculada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. O auditório tem capacidade para 88 pessoas.
Banca:
Prof. Valderes Drago, Dr. Eng. (FSC/UFSC) (Presidente/Orientador)
Prof. Fernando Landgraf, Dr. Eng. (USP)
Prof. Nelson Jhoe Batistela, Dr. Eng. (EEL/UFSC)
Prof. Cristiano Binder, Dr. Eng.
Título: “Desenvolvimento de partículas de ferro recobertas por nanopartículas de óxido de zinco e ácido bórico para produção de compósitos magnéticos moles”
Resumo:
Alinhado com as tendências de aumento de eficiência energética, os compósitos magnéticos moles (Soft Magnetic Composites – SMCs) se mostram promissores para a produção de máquinas elétricas miniaturizadas voltadas à média-alta frequência. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um SMC com dupla camada de revestimentos isolantes, utilizando partículas de ferro recobertas por nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) e por ácido bórico (H3BO3), precursor da fase vítrea óxido de boro (B2O3). A estratégia de revestimento duplo visa mitigar o problema de quebra do isolamento, que ocorre durante a compactação, através do ancoramento da fase vítrea sobre as partículas de ferro durante o tratamento térmico pela ação da camada de ZnO. Este mecanismo foi avaliado via caracterização elétrica, magnética, mecânica, termogravimétrica e microestrutural, de onde se observou um aumento de cerca de 10 vezes na resistividade elétrica e uma redução expressiva de 78% das perdas dinâmicas do compósito de dupla camada em relação ao compósito contendo apenas revestimento de fase vítrea B2O3. Utilizou-se ainda de um planejamento de experimentos do tipo composto central para avaliar os efeitos de parâmetros de processamento (tempo de mistura entre pó de ferro e suspensão de ZnO, concentração mássica de H3BO3 e temperatura de tratamento térmico) sobre as propriedades elétricas e magnéticas do SMC, visando em especial a minimização das perdas magnéticas. Os resultados deste planejamento de experimentos mostraram que enquanto a minimização das perdas em baixa frequência se beneficia de temperaturas mais elevadas (entre 500 e 550 ºC) e concentrações de H3BO3 próximas de 0,1% em peso, as perdas em frequências mais elevadas são otimizadas com temperaturas menores (entre 450 e 500 ºC) e concentrações de H3BO3 próximas de 0,2%. Além disso, a análise sobre o tempo de mistura apontou para um aumento da permeabilidade e minimização das perdas por histerese com a redução da espessura da camada de ZnO, sendo que o tempo mínimo avaliado (1 hora) foi a condição ótima obtida independente das condições de frequência e indução magnética. Ademais, o modelo de previsão de perdas, baseado nas equações empíricas que relacionam os parâmetros de processamento e os coeficientes de Steinmetz, permitem estimar com boa precisão (erro máximo de 10%) as perdas nas condições otimizadas para diferentes induções e frequências.
Palavras-chave: Compósitos Magnéticos Moles, Nanopartículas, Óxido de Zinco, Ácido Bórico, Revestimento de Dupla Camada