Riassunto analitico
Ogni anno nel mondo sono prodotti 24,6 milioni di tonnellate di scorie derivanti dalla produzione di rame. In un precedente lavoro di ricerca, le scorie sono state caratterizzate al fine di valutarne la composizione chimica e mineralogica, la microstruttura e il comportamento termico. Sulla base dei risultati ottenuti, che hanno evidenziato la presenza di ossidi di ferro tra cui magnetite, sono state formulate miscele di tali scorie, macinate con opportuna granulometria, e vetri di scarto e ossidi alcalini. L’aggiunta di questi ultimi alle scorie si è vista necessaria al fine di riuscire ad ottenere fritte per la realizzazione di smalti per materiali ceramici da pavimentazione e materiali massivi potenzialmente utilizzabili come elementi passivi per l'attenuazione dei campi elettromagnetici o la cottura a microonde, altrimenti non ottenibili con metodo tradizionale di melt-quenching a causa dell’ alta temperatura di fusione delle scorie di partenza. Il materiale massivo è risultato essere formato esclusivamente da magnetite e perciò è stato caratterizzato in termini di proprietà elettriche e capacità di attenuazione di campi elettromagnetici nell'intervallo 0.5-3 GHz, al fine di valutare potenziali applicazioni come elementi ausiliari nel riscaldamento dielettrico. Il bulk è risultato possedere valori di conducibilità elettrica piuttosto interessanti a temperature ambiente probabilmente riconducibili alla presenza di magnetite che può promuovere un meccanismo di conduzione elettronica legato alla presenza di Fe in due diversi stati di ossidazione. Tale risultato rende il materiale interessante in applicazioni come materiale antistatico e nell’assorbimento di onde elettromagnetiche. Allo scopo di ottenere indicazioni sulla capacità del materiale di assorbire l’energia elettromagnetica e trasformarla in calore è stato effettuato il calcolo del fattore di perdita dielettrico tanδ, in particolare a 2,45 GHz in quanto, tra le frequenze autorizzate è la più diffusa per numero di installazioni e utilizzabile liberamente a livello mondiale. Il buon valore di tanδ ottenuto (0.23), unito al fatto che il materiale, sottoposto a tre cicli di riscaldamento a microonde risulta scaldarsi in pochi secondi fino a 600°C senza mai raggiungere la rottura, lo rende interessante come materiale ausiliario nel riscaldamento a microonde. Anche le fritte sono risultate essere formate da magnetite che però si trasforma in ematite durante il trattamento termico volto all’ottenimento di smalti su supporti ceramici. Scopo di questo lavoro di tesi è cercare di ottenere rivestimenti, attraverso l’uso di tecniche non convenzionali (plasma spray e HVOF), che presentino le stesse proprietà delle fritte e del materiale di bulk precedentemente ottenuti e nella realizzazione di successivi trattamenti termici volti all’ottenimento di ulteriori miglioramenti. In particolare, l’obiettivo è promuovere la formazione di magnetite e/o maghemite, che rendano il materiale potenzialmente interessante per le applicazioni sopracitate. Nonostante non sia stato eseguito uno studio di ottimizzazione dei processi di sabbiatura del substrato e di spruzzatura, è stato possibile ugualmente ottenere, sia tramite plasma spray che con HVOF, coatings che sono stati caratterizzati con Spettroscopia Raman, XRD, Microscopio a Scansione elettronica e analisi termica DSC. In particolare Spettroscopia Raman e analisi XRD hanno permesso di dimostrare che tutti i rivestimenti risultano essere prevalentemente vetrosi e contenere come unica fase cristallina la magnetite. L’ottenimento di coatings a partire dalle scorie, inoltre, ha permesso di giungere alla conclusione che, sfruttando queste tecniche di deposizione, l’aggiunta di vetro di scarto diventa superflua.
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