Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
INFLUENCIA DE LA FORMULACIÓN EN LAS PROPIEDADES ELÉCTRICAS DE
ESMALTES SEMICONDUCTORES A BASE DE ÓXID0 DE ESTAÑO
N. Apaza, L.B. Garrido y E.F. Aglietti.
CETMIC – Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámicos – CIC- CONICET-CCT La Plata-UNLP
Cno. Centenario y 506 –C.C. 49 (b 1897 zca) M.B.Gonnet - Argentina.
E-mail: lgarrido@cetmic.unlp.edu.ar
RESUMEN
El objetivo de este estudio es determinar las propiedades eléctricas de esmaltes cerámicos semiconductores
(ECS) preparados en base al dopado y formación de una solución sólida de antimonio en óxido de estaño.
Las soluciones sólidas de SnO2-Sb2O5 se sintetizaron a partir de óxidos de calidad industrial y puro. Las
distintas soluciones de SnO2 con antimonio se prepararon alcanzando distintos porcentajes de molaridad y
tratamiento térmico (800 y 1000ºC). Se observó el efecto de la composición del esmalte (proporción y
naturaleza de fase conductora) en las propiedades eléctricas: curva característica I-V (corriente vs. voltaje)
y resistividad superficial a 500 V. Controlando el procesamiento de la fase conductora se pudieron
desarrollar esmaltes con mejores propiedades de conducción en términos de su resistividad superficial.
Palabras clave: esmaltes cerámicos, óxido de estaño, propiedades eléctricas.
1. INTRODUCCIÓN
Los materiales cerámicos generalmente son aislantes eléctricos, es decir tienen una conductividad eléctrica
muy baja, y su uso es de gran importancia tecnológica para varias industrias inclusive en electrónica.
Asimismo en el área de la industria cerámica la mayoría de esmaltes o revestimientos utilizados se
comportan como aislantes eléctricos. Sin embargo, existen ciertas aplicaciones que requieren una
conductividad eléctrica mayor [1]. Dentro de esta línea existen esmaltes cerámicos semiconductores ECS
que han presentado cierto interés debido a su aplicación como revestimientos vidriados. Los ECS
convencionales que se preparan a base de óxidos de hierro se utilizan en aisladores eléctricos para mejorar
las condiciones de trabajo y duración de los mismos. Recientemente surgieron otras aplicaciones más
novedosas y es así que se están desarrollando ECS especiales para revestimientos en cerámicos o baldosas
calefactoras en los cuales el pasaje de la corriente genera un calentamiento de la superficie de unos cuantos
grados por encima de la temperatura ambiente [2]. Entre otras aplicaciones que se proponen o que están en
uso se destaca el revestimiento cerámico antibacteriano, electrodos para la industria electroquímica, etc.
Estos esmaltes también cumplen otras funciones deseables en la pieza cerámica o la porcelana tales como
decorativa, impermeabilidad o incrementando su resistencia mecánica si se consigue que después del
proceso de cocción queden en alta compresión sobre la superficie de la porcelana.
Una alternativa posible para desarrollar esmaltes semiconductores (ECS) es aumentar la conductividad del
esmalte base por incorporación en la composición de una fase semiconductora formada partir de óxidos
cerámicos tales como el óxido de hierro ya mencionado, de titanio, estaño, cromo, etc. La conductividad
eléctrica de estos óxidos de valencia variable se explica por la presencia de impurezas o por dopado. El
mecanismo de conducción se debe a la sustitución de pequeños contenidos de otros óxidos de cationes de
valencia y tamaño adecuado en la estructura del óxido, es decir por formación de una solución sólida.
En el sistema SnO2-Sb2O5 la semiconductividad se induce por la presencia controlada de átomos de Sb +5 en
la red cristalina del SnO2 [1-3]. Además de este factor químico (presencia de impurezas) existen otros
factores microestructurales y del medio ambiente que pueden alterar significativamente propiedades de las
fases resultantes. La temperatura de calcinación y el tiempo de permanencia a dicha temperatura tienen gran
incidencia en los valores de conductividad y coeficiente de temperatura, debido a que afectan la naturaleza y
proporción de las fases cristalinas formadas [3].
El objetivo de este estudio es la caracterización eléctrica de varios esmaltes ECS formulados a base de óxido
de estaño y determinar la influencia de condiciones de síntesis de la fase semiconductora en las propiedades
eléctricas medidas en corriente continua DC hasta 500V.
1535