Orientadores: Carlos Kenichi Suzuki, Jacinta Enzweiler / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T12:58:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_MuriloFerreiraMarquesdos_M.pdf: 35876462 bytes, checksum: 9ccb2d6d6d03821c52795bf16da4325e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho foi conduzido com base em avaliar o potencial de jazidas de quartzo localizadas no Brasil para a utilização na fabricação de sílica vítrea para as indústrias de alta tecnologia (principalmente focando a manufatura de utensílios para a purificação e processamento de silício e de vidro óptico transparente no UV). As jazidas foram escolhidas conforme sua importância econômica no passado, seus níveis de produção, sua pureza química e a disponibilidade de minério. Elas foram avaliadas quanto à sua geologia, composição química (pela técnica de ICP-MS) e comportamento quando submetidas à fusão em sílica vítrea. Para esta fusão duas técnicas foram utilizadas, a técnica de Verneuil e a fusão em plasma pulsado (Spark Plasma Sintering). Os vidros fundidos com o material de cada jazida foram caracterizados quanto à transmitância óptica no visível e no UV. O trabalho também buscou identificar qual seria a melhor maneira de processar industrialmente o mineral proveniente de cada jazida. Os resultados obtidos mostram que várias jazidas são capazes de produzir vidros de alta qualidade, em especial aqueles provenientes de amostras da formação Serra de Santa Helena, localizada no norte do Estado de Minas Gerais e de Brotas de Macaúbas, no Estado da Bahia. Outras jazidas localizadas no Estado da Bahia também se mostraram alternativas economicamente viáveis / Abstract: This work aimed to evaluate the use of Brazilian quartz in the manufacture of silica glass for high tech industries (specially focused in the production of quartz crucibles for the high purity silicon industry and in the production of optical glass transparent to UV radiation). The mines which were studied here were selected according to its economic importance in the past, its production levels, its chemical purity and the amount of mineral contained in it. All mines were evaluated according to its geology, its chemistry (using the ICP-MS technique), and its behavior during fusion. In order to conduct this fusion, two different fusion techniques were used: Verneuil method, for flame fusion, and Spark Plasma Sintering (SPS) for electrical fusion. After fusion, each glass was evaluated according to its optical transmittance. It was also proposed some ways of industrially processing the minerals in order to obtain a better powder for fusion. Obtained results show that Brazilian mines are highly capable of producing good quality glasses using simple processing methods. The work emphasize the quality of the minerals original from the Santa Helena Formation, in northern Minas Gerais State, and from Brotas de Macaúbas, in the State of Bahia. Other minerals from the state of Bahia might also be a viable alternative / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T18:37:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guerra_ChristianoPereira_D.pdf: 3352295 bytes, checksum: efe1174275c24c1520729d7316d099fe (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A sílica vítrea é um material fundamental para a indústria de alta tecnologia devido as suas propriedades únicas. Dentre estas podemos destacar a sua alta pureza aliada ao elevado ponto de fusão e alta transmitância no ultravioleta. É um material muito usado na indústria de semicondutores e em fotônica. Para aplicações na indústria óptica e de lâmpadas especiais, é necessário que a sílica vítrea tenha alta transmitância na região do ultravioleta médio (200 nm - 300 nm) e do visível e contenha um reduzido teor de bolhas. Tarugos de sílica vítrea foram produzidas pelo método de Verneuil a partir da fusão em chama com gás GLP e O2. Foram utilizados pós de quartzo natural brasileiro de diferentes regiões com variados teores de impurezas e pós de quartzo comerciais nacionais e importados. Foi introduzida uma etapa de lixiviação ácida em um dos pós de quartzo comercial brasileiro com o objetivo de diminuir o teor de bolhas na sílica vítrea. As impurezas nos pós de quartzo foram determinadas através da técnica de ICP-MS. A transmitância óptica entre 190-3200 nm foi determinada por espectroscopia óptica. O teor de OH presente nas amostras de sílica foi determinado através da banda de absorção em 2730 nm na região do infravermelho do espectro. O teor de bolhas foi determinado através de microscopia óptica, considerando bolhas maiores que 0,01 mm. Foi avaliada a relação entre a transmitância das amostras de sílica vítrea e os teores de impurezas presentes nos pós de quartzo. Os resultados de transmitância na região do médio UV das amostras de sílica vítrea produzida com pós de quartzo feitos a partir das lascas de quartzo brasileiro foram comparados com a sílica vítrea produzida com pó de quartzo comercial importado. Os teores de bolhas foram avaliados em relação às condições de processo de fusão e temperatura de fusão do tarugo. Os resultados mostram a excelente viabilidade do quartzo brasileiro para a fabricação de sílica vítrea de elevado valor agregado / Abstract: Due to their unique thermal and optical properties, silica glasses are highly demanded for use in the high technology industry. They are widely used in the semiconductor and optics industries. For most of the applications in optical industry it is necessary to present high optical transmittance in the medium ultraviolet region (200 nm - 300 nm) and visible and low content of bubbles. Silica glass rods were produced by the Verneuil method from flame fusion with LPG and O2 gases by using Brazilian natural quartz from various regions of the country and also imported and national commercial quartz powders. An acid leaching procedure in a commercial Brazilian powder quartz was tested with the purpose of reducing the bubbles content in silica glass. The measurements of impurities concentration in the quartz powders were determined by ICP-MS technique. The optical transmittance from 190-3200 nm was determined by optical spectroscopy. The OH content was determined by the absorption band at 2730 nm in the infrared region of the spectrum. The content of bubbles larger than 0.01 mm was determined by optical microscopy. The relationship between the optical transmittance of the silica glass samples and the level of impurities in the quartz powders was evaluated. The results of the average transmittance in the UV region of the silica glass samples produced from Brazilian quartz lascas were correlated with the silica glass produced using imported commercial quartz powders. The concentration of bubbles was evaluated with respect to the process conditions of fusion and ingot melting temperature. The results show an excellent feasibility of application of Brazilian natural quartz to produce high value added silica glass / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T14:50:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sekiya_EdsonHaruhico_D.pdf: 10677198 bytes, checksum: cae4461929410b2836eccdf5d42891e8 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Em 1996, teve início no LIQCIFEMlUNICAMP, o projeto "Desenvolvimento de Preforma de Fibra Óptica pelo Método V AD", com o objetivo de desenvolver o processo V AD, por ser considerado um dos mais avançados em termos de eficiência e custos de produção da fibra óptica, e também pela possibilidade de implementar inovações tecnológicas. Inserido neste contexto, no presente trabalho foi despendido um grande esforço tanto no estudo fundamental, quanto em tecnologia industrial relacionado ao processo V AD, principalmente nas etapas de consolidação e desidratação. Na consolidação, estudou-se os mecanismos de densificação e colapsamento das bolhas, fundamentais para se obter uma preforma totalmente transparente. As influências do fluxo de cloro e da temperatura na desidratação são cruciais na remoção das hidroxilas, alcançando-se concentrações inferiores a 0,05 ppm. O efeito da desidratação na remoção e na "moldagem" do perfil de germânia na preforma também foi estudada. Desta forma obteve-se sucesso em entender os mecanismos para a produção de uma preforma totalmente transparente, com baixa concentração de hidroxilas e um perfil adequado de dopagem, fundamentais para produzir fibras ópticas com baixa atenuação óptica e baixa dispersão moda! / Abstract: The V AD - vapor phase axial deposition program in Brazil started in 1996 through the initiative of the Laboratory of Integrated Quartz Cyc1e, of The State University of Campinas, FEMIDEMA. Besides the establishment of this advanced technology in Brazil, the main objective of this program is to understand the fundamental properties of V AD made silicagermania and their correlation to the processing parameters. Therefore, a great effort has been developed in the present research in terms of technological innovations and basic understanding related to V AD processo In this sense, all phases of consolidation evolution from the preform densification, through the elimination of bubbles, until the totally transparent perforrn have been studied. Hydroxyl concentration smaller than 50 ppb has been obtained by dehydration procedure conducted under the chlorine atmosphere. The effect of temperature and chlorine flow rate as a function hydroxyl content was studied. The influence of dehydration treatment to shape the germanium profile in the preform has also been studied. The present research work was very successful to establish the fundamental knowledge to obtain a low OH, and a suitable doping profile silica-germania preform for optical fiber / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica