Experimental design applied to improving theeffect of bismuth oxide as a sintering aid for tin oxide

Abstract

[ES] El óxido de estano¿ es un material ampliamente estudiado dada su gran variedad de aplicaciones. Sin embargo, debido a que sinteriza sin densificar, su procesado requiere la incorporación de promotores de la sinterización. Se ha estudiado el comportamiento de 3 mezclas a base de óxido de estano¿ que contenían óxido de bismuto como promotor de la sinterización, en proporciones 1-2%mol. A través de un diseno¿ factorial de experimentos 2 3 , se han evaluado los efectos de los parámetros del tratamiento térmico (velocidad de calentamiento, temperatura máxima y tiempo de permanencia) sobre la densificación. La combinación de una adecuada proporción de Bi2O3 (alrededor del 1,5%), una velocidad de calentamiento rápida (15 ¿C·min¿1 ) y una temperatura de sinterización elevada (1.300 ¿C), permite alcanzar una densificación del 45%. Sin embargo, el tiempo de permanencia no ejerce un efecto significativo. Se propone una interpretación de los efectos significativos sobre la densificación, basada en el comportamiento termodinámico de los compuestos que contienen Bi y en los mecanismos de transporte de materia.

[EN] Tin oxide has been extensively studied due to its wide variety of applications. However, its poor sinter ability requires the use of sintering aids for its processing. The sintering behaviour of three different SnO2-based powder mixtures, containing Bi2O3 in amounts between 1 and 2 mol%, has been analyzed. The effects of thermal treatment parameters (heating rate, maximum temperature and soaking time) on the densification were obtained by a factorial experimental design 2(3). Bi2O3 adequate proportion (around 1.5%) combined with a fast heating (15 degrees C min(-1)) and a high maximum temperature (1300 degrees C), allows reaching densifications around 45%. However, soaking time has no significant effect over densification. An interpretation of the significant effects has been proposed based on thermodynamic behaviour of Bi-containing compounds and the mass transport mechanisms. (C) 2017 SECV. Published by Elsevier Espana, S.L.U.