Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores(Área de especialização em Informática Industrial), na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Doutor José Alfredo Ribeiro da Silva Matos

Neste trabalho foram estudadas as etapas de processo envolvidas na tecnologia Pin-in-Paste (PIP) de soldagem por refusão de componentes convencionais (THCs - Through Hole Components ou Componentes de Furo Passante) em placas de circuito impresso (PCIs), utilizando pasta de solda sem chumbo (lead-free) com liga SAC (Sn-Ag-Cu) de forma a atender as novas exigências ambientais para a montagem eletrônica. Inicialmente foi feito o projeto da PCI de teste com três diferentes componentes THCs e três componentes SMD com encapsulamentos distintos, com o objetivo de reproduzir uma PCI comercial. Foram gerados dois diâmetros de furos diferentes para inserir os THCs, possibilitando o estudo da variação de preenchimento com solda no PTH. Foi proposta uma equação para o cálculo do volume de pasta de solda a ser impresso sobre os furos no processo de montagem. A partir desta equação foram calculadas as dimensões dos furos do estêncil para a PCI de teste. Os parâmetros de impressão foram otimizados em função da variação de pressão e da velocidade do rodo. Duas curvas de refusão foram utilizadas, uma convencional e outra otimizada para verificar a variação na geração de defeitos. A impressão de pasta de solda ficou superior ao projetado, o que resultou em todas as amostras terem solda acima do parâmetro mínimo de aceitabilidade de volume de 75% de preenchimento do PTH. Esta sobre impressão ocasionou defeitos em boa parte dos componentes, excesso de solda nos filetes e resíduos de fluxo na solda nos PTHs. Tais defeitos foram expressivos para todos os THCs, mostrando que o excesso de pasta impressa foi decisivo na geração de defeitos para todas as combinações das variáveis estudadas. Os SMDs tiveram solda aceitável, apresentando apenas alguns casos de excesso de fluxo ou pouca solda em alguns QFPs devido ao uso de ilhas com dimensões maiores que o exigido em norma. O processo de Pin In Paste se mostra viável como substituto da solda onda em linhas de montagem para placas com SMDs e THCs, mas estudos posteriores deverão ser realizados para a geração de um modelo confiável de projeto de PCIs e estêncil com solda lead-free para que tal processo seja utilizado em grande escala na indústria. / This study describes the process steps involved in Pin-in-Paste (PIP) reflow soldering technology in printed circuit boards (PCBs) using lead-free solder paste with SAC alloy (Sn-Ag-Cu) in order to attend new environmental requirements for the electronics assembly. Initially it was designed a PCB test with three different THCs (Through Hole Component) and three different SMD (Surface Mount Device) packages in order to reproduce a commercial board. It was generated two different diameters of holes to insert the THCs, aiming to study the solder fill variation in PTH. An equation was proposed for calculating the volume of solder paste to be printed over the holes in the assembly process. From this equation it was calculated the dimensions of the holes of the stencil. The printing parameters were optimized according to the variation of pressure and speed of the squeegee. Two reflow curves were used in the process, a conventional one and an optimized one to determine the variations in the generation of soldering defects. The printed solder paste volume was higher than projected, which resulted in solder excess, causing defects in most of the components, such as excess solder in the fillet and solder flux residues in PTHs. Such defects were significant for all THCs, showing that the excess paste that was printed caused critical defects for all combinations of variables. Regarding that all samples were above the reflow minimum acceptable volume of 75% coverage of PTH. The SMDs solders were acceptable, with only few cases of solder flux excess. The Pin in Paste process was observed as a good option to replace the wave soldering thermal process for mixed PCBs. Further studies should be conducted to generate a reliable model of PCB and stencil design.

[pt] O crescimento da produção de resíduos sólidos devido a evolução tecnológica, principalmente nos países em desenvolvimento, vem apresentando-se de maneira acelerada. Esta evolução acarreta na produção de novos produtos eletrônicos mais atualizados e, cada vez mais sofisticados quanto à composição química, com novas funcionalidades, tornando os antigos dispositivos obsoletos. O consumo exarcebado destes novos produtos contribui para um problema que ganha cada vez mais relevância no cenário mundial, o acúmulo de lixo eletrônico de origem urbana. O presente estudo contemplará como matéria prima amostras de placas de circuito impresso de computadores, conhecidas como PCIs, que são um padrão de barramentos, destinado a conectar periféricos à placa-mãe. Tendo em vista que nestes resíduos os teores de metais são tipicamente superiores àqueles de reservas naturais, torna-se interessante buscar rotas que viabilizem a reciclagem desses resíduos com a concomitante recuperação de constituintes de interesse ou concentração de precursores em distintos grupos para a posterior recuperação de metais. Nesta abordagem, foram realizadas análises termogravimétricas para acompanhar as melhores condições de processo e caracterização do material e produtos através de MEV/EDS. Assim, este material, tipicamente constituído por material orgânico (ex: plásticos como PVC) e constituintes inorgânicos (ex: metais e ligas metálicas), será submetido a um processamento térmico em forno tubular a 350 graus C em atmosfera inerte, seguido de etapas de concentração. A partir de 300 graus C a perda de massa se mantém constante, em torno de 30 por cento, e nas seguintes etapas aplicadas, 15 por cento da amostra total em constituintes metálicos com alto valor agregado, no caso Cu, Ni e Au, podem seguir para recuperação. / [en] The production of solid residues due to technological development has been increasing fast, mainly in developing countries. This growth leads to the manufacture of improved electronic products with varied functions, which not only are better versions of the old ones but also more sophisticated in their chemical compounds. The excessive consumption of the new devices contributes to an issue which has been increasing internationally: the accumulation of electronic waste. The raw material used in this study are samples of computer printed circuit boards (PCBs), which are a bus pattern that connects peripherals to the motherboard. Since the metal content in these residues are typically more elevated than in the ones located in natural reserves, it is interesting to find ways to recycle those residues while recovering components of interest or precursor concentrations in distinct groups for later metal recovery. Thermogravimetric analysis were performed on this approach in order to observe the best conditions of the process and the characterization of material and products was through SEM/EDS. Thus, this material, typically composed by organic material (such as plastic or PVC) and inorganic constituents (such as metals and alloys), undergoes a thermal processing in tubular furnace at 350 C degrees in inert atmosphere, followed by the concentration steps. The mass loss is constant from 300 C degrees on, around 30 percent. In the following steps, 15 percent of the total sample presents metallic components with high added value, such as Cu, Ni and Au, may be recovered.

[pt] O aumento do consumo de eletroeletrônicos e o desenvolvimento da tecnologia, proporcionou o surgimento de uma gama de produtos com diferentes funcionalidades, cada vez mais complexos e menores. As placas de circuito impresso (PCIs) são consideradas a parte principal dos dispositivos eletrônicos, sendo o cobre o seu componente elementar. O desenho e espessura das trilhas do circuito são determinantes para caracterizar a passagem de corrente elétrica nos equipamentos eletroeletrônicos e seu funcionamento está diretamente ligado a qualidade da confecção das trilhas do circuito. Este trabalho tem como objetivo estudar o processo de lixiviação do cobre, mediante a reação do ácido clorídrico, cloreto de cobre II e fluxo de ar. Além de investigar as condições experimentais ótimas do processo, que tem como principal característica a possibilidade de regeneração e reutilização da solução. Modelos para avaliar o efeito da concentração de ácido e fluxo de ar na corrosão das placas de circuito impresso foram desenvolvidos através da aplicação do planejamento experimental (pelo método clássico e por algoritmo genéticos em modelos polinomiais) e redes neurais artificiais. Visando encontrar as melhores condições experimentais para o sistema proposto, além de investigar a melhor técnica de predição do mesmo. Os resultados obtidos pelas previsões foram comparados com os resultados experimentais reais. As modelagens foram comparadas pela análise dos coeficientes de correlação (R2) e índices de erro (SSE, MSE e RMSE). Constatando-se que o modelo polinomial foi o mais adequado para prever a resposta. Através da investigação da superfície de resposta e curvas de contorno, foram identificadas as condições otimizadas para o processo. Das quais as concentrações ótimas de ácido clorídrico, cloreto de cobre II e fluxo de ar foram 1 mol.L-1, 0.3 mol.L-1 e 0.5 L/ min, respectivamente. / [en] The increased consumption of consumer electronics and the development of technology has led to the emergence of a range of products with different features, increasingly complex and smaller. Printed circuit boards (PCIs) are considered the main part of electronic devices, with copper being their elementary component. The design and thickness of the circuit tracks are crucial to characterize the passage of electric current in electronic equipment and its operation is directly linked to the quality of the circuit tracks. This work aims to study the copper leaching process through the reaction of hydrochloric acid, copper chloride II and airflow. In addition to investigating the optimal experimental conditions of the process, which has as its main feature the possibility of regeneration and reuse of the solution. Models to evaluate the effect of acid concentration and airflow on PCB corrosion were developed by applying experimental design (by the classical method and by the genetic algorithm in polynomial models) and artificial neural networks. Aiming to find the best experimental conditions for the proposed system, besides investigating the best prediction technique. The results obtained by the predictions were compared with the actual experimental results. The modeling was compared by analysis of correlation coefficients (R2) and error indices (SSE, MSE, and RMSE). Noting that the polynomial model was the most appropriate to predict the response. Through investigation of the response surface and contour curves, the optimized conditions for the process were identified. Of which the optimal concentrations of hydrochloric acid, copper chloride II and airflow were 1 mol.L-1, 0.3 mol.L-1 and 0.5 L / min, respectively.

[pt] Este trabalho tem como objetivo avaliar a viabilidade técnica para fabricação de placas de circuito impresso de múltiplas camadas com espessuras reduzidas mantendo a integridade dos sinais que se propagam em conexões inter- chip, nas taxas de transmissão de 1Gb/s e 10Gb/s para aplicações em redes de comunicações nos padrões 1GB Ethernet e 10GB Ethernet. A avaliação inclui o projeto de uma placa de 6 camadas de planos condutores, com espessura total de 1,29mm. A placa desenvolvida contém linhas de transmissão, vias e curvas, microcapacitores , microresistores e conectores I/O adequados para a faixa de freqüência em questão. / [en] The main purpose of this work is to evaluate the technical reliability to fabricate a Printed circuit board (PCB) with reduced thickness multilayer keeping signal Integrity on inter-chip connections in 1Gb/s and 10Gb/s (1GB Ethernet and 10GB Ethernet network communications). This evaluation includes the development of a PCB project with 06 layers and 1,29mm thickness. The PCB contains several transmission lines, vias, bends, microcapacitors, microresistors, connectors (I/O) suitable to this frequency band.

Data de aprova??o ausente. / Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2017-03-29T18:49:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) wagner_barbosa_souza.pdf: 2617971 bytes, checksum: 3d7e6b01cafdb0a61d93af504071663c (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2017-04-24T16:36:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) wagner_barbosa_souza.pdf: 2617971 bytes, checksum: 3d7e6b01cafdb0a61d93af504071663c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-24T16:36:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) wagner_barbosa_souza.pdf: 2617971 bytes, checksum: 3d7e6b01cafdb0a61d93af504071663c (MD5) Previous issue date: 2016 / Com o avan?o exponencial da ind?stria de eletr?nicos, o consumo destes produtos tamb?m est? crescendo largamente. Com isso, os descartes destes equipamentos tamb?m crescem na mesma propor??o. Por ano, no mundo, estima-se que mais de 25 milh?es de toneladas de lixo eletr?nico sejam descartadas. Neste trabalho foi desenvolvido um novo m?todo hidrometal?rgico ambientalmente seguro para a extra??o seletiva de cobre, n?quel e prata provenientes de res?duos de placas de circuito impresso (PCI), empregando Sistemas Aquosos Bif?sicos (SAB) como t?cnica de extra??o. O comportamento de extra??o dos ?ons met?licos Cu (II), Ni(II), Fe(III) e Ag(I)em SAB formado por copol?mero tribloco L64 + MgSO4 + H2O foi avaliado para a otimiza??o do m?todo, verificando a influ?ncia dos seguintes par?metros experimentais sobre a extra??o dos analitos: valores de pH do SAB (3,0; 6,0; 9,0 e 11,0); natureza e concentra??o dos agentes extratores 1-(2-piridil-azo)-2-naftol (PAN) para os estudo de extra??o do Cu(II), 1-nitroso-2-naftol (1N2N) e dimetilglioxima (DMG) para a extra??o do ?on Ni(II), tiocianato (SCN) e ditizona (Dz) para a extra??o da Ag(I). A efici?ncia de recupera??o seletiva dos metais foi avaliada por meio da an?lise da porcentagem de extra??o (%E) e do fator de separa??o (S) entre os ?ons de interesse. As melhores condi??es para extra??o seletiva foram: PAN [3,5 mmol.Kg-1] em pH = 6,0 em 6 etapas consecutivas para separa??o do Cu(II), DMG [5,00 mmol.Kg-1] em pH = 9,0 para o Ni(II) e SCN[5,20 mmol.Kg-1] em pH = 9,0 para a Ag(I) . Em todas as situa??es foram obtidos valores de fator de separa??o(S) entre o analito e os concomitantes met?licos maiores que 103. As condi??es ?timas obtidas foram aplicadas ao lixiviado de PCI para a extra??o de cobre, n?quel e prata de forma sequencial, obtendo-se altos valores de S entre o analito e os concomitantes met?licos (SCu,Ni= 1,46 x 103, SCu,Fe= 1,55 x 104, SCu,Ag= 1,59 x 104, SNi,Fe= 3,27 x 104, SNi,Ag= 3,47 x 104 eSAg,Fe= 4,80 x 103).Ap?s a extra??o de cada metal foi realizado um estudo de stripping em uma ?nica etapa, onde 89,5%, 92,5% e 82,5% de Cu(II), Ni(II) e Ag(I), respectivamente foram disponibilizados para a etapa de eletrodeposi??o. Portanto o m?todo utilizando SAB se mostrou eficiente e dentro dos princ?pios da qu?mica verde, pois utiliza componentes at?xicos, biodegrad?veis e recicl?veis e de r?pida separa??o de fases sem a forma??o de emuls?es est?veis. Sendo um m?todo alternativo para a extra??o liquido ? liquido tradicional. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, [2016]. / With the exponential advancement of electronic industry, the consumption of these products is also growing wide. With this, the drops of this equipment also grow at the same rate. A year in the world, it is estimated that more than 25 million tons of electronic waste are disposed.This work developed a new environmentally safe hydrometallurgical method for the selective extraction of copper, nickel and silver from waste printed circuit board (PCB) using Aqueous Two-Phase Systems (SAB) as extraction technique. The extraction behavior of metal ions Cu (II), Ni (II), Fe (III) and Ag (I) SAB formed by tri-block copolymer L64 + MgSO4 + H2O was evaluated for the optimization of the method by checking the influence of the following experimental parameters on the extraction of analytes: the SAB pH (3.0, 6.0, 9.0 and 11.0); nature and concentration of agents extractors 1- (2-pyridyl-azo) -2-naphthol (PAN) Cu for the extraction method (II), the 1-nitroso-2-naphthol (1N2N) and dimethylglyoxime (DMG) for ion extraction Ni (II), thiocyanate (SCN) and dithizone (Dz) for the extraction of Ag (I).The selective metal recovery efficiency was evaluated by the percentage extraction analysis (% E) and separation factor (S) between the ions of interest. The best conditions for selective extractions were NAP [3,5 mmol.Kg-1] at pH 6.0 in 6 consecutive stages for separation of Cu (II) DMG [5.00 mmol.Kg-1] pH = 9.0 for Ni (II) and SCN [5,20 mmol.Kg-1] at pH = 9.0 for Ag (I). In all cases they were obtained separation factor values (S) between the analyte and the larger metal Concomitant 103. The obtained optimum conditions were applied to the PCI leached copper extraction, nickel and silver sequentially, yielding if high S values between the analyte and the metal concomitant (SCU, Ni = 1.46 x 103, SCU, Fe = 1.55 x 104, SCU, Ag = 1.59 x 104, SNI, Fe = 3.27 x 104, SNI, Ag = 3.47 x 104 and SAg, Fe = 4.80 x 103).After extraction of each metal it was made a study stripping in one step, where 89.5%, 92.5% and 82.5% Cu (II), Ni (II) and Ag (I), respectively, were available for the electroplating step. Therefore, the method using BSA was efficient and within the principles of green chemistry, because it uses non-toxic, biodegradable and recyclable and fast phase separation without the formation of stable emulsions components. As an alternative method for liquid - liquid extraction traditional.

Submitted by André Bianchi Laraia (andreblaraia@yahoo.com.br) on 2018-08-29T22:49:26Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao-Andre-Bianchi-Laraia.pdf: 2142300 bytes, checksum: 9264414d38ac4ce5ec3be46acb98ca44 (MD5) / Rejected by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: • Necessário fazer ajuste no sumario na lateral direita nas numerações. • A palavra APÊNDICE A deve ser centralizada A palavra APÊNDICE A deve ser centralizada • Referências. A palavra Referências deve ser centralizada, As referencias devem ser justificadas, espaço simples com um espaço simples(enter) entre elas. • Sobre a elaboração das referencias e citações favor solicitar orientação para ajuste com a bibliotecária Pâmella - pamella.benevides@unesp.br • A palavra APÊNDICE A deve ser centralizada Mais informações acesse o link: http://www2.feg.unesp.br/Home/Biblioteca21/diretrizes-2016.pdf Agradecemos a compreensão. on 2018-08-30T12:07:55Z (GMT) / Submitted by André Bianchi Laraia (andreblaraia@yahoo.com.br) on 2018-09-12T01:58:28Z No. of bitstreams: 1 Tese-Andre-Bianchi-Laraia-v20-converted.pdf: 2144718 bytes, checksum: eef37a1c04c8a387ddbff2e31f67db35 (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-09-12T17:38:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 laraia_ab_me_guara.pdf: 2144718 bytes, checksum: eef37a1c04c8a387ddbff2e31f67db35 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-12T17:38:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 laraia_ab_me_guara.pdf: 2144718 bytes, checksum: eef37a1c04c8a387ddbff2e31f67db35 (MD5) Previous issue date: 2018-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um processo de tratamento com plasma para melhorar ametalização química de placas de circuito impresso (PCI). A pluma de plasma é gerada em argônio a partir da descarga de barreira dielétrica (DBD) promovida entre uma agulha cirúrgica e um cilindro usando capilar de borosilicato como dielétrico. A tensão picoa-pico aplicada foi de 5 kV, com forma de onda senoidal na frequência de 37 kHz e potência de descarga em torno de 765 mW. O substrato é um composto de fibra de vidro e resina epóxi. Com incidência perpendicular da pluma de plasma na superfície, o diâmetro da área tratada circular é de 10 mm. Desta forma, o ângulo de contato reduz de 75 ° a 45 ° com 3 s de interação entre superfície da amostra e a ponta do plasma e o ângulo atinge o mínimo de 33 ° após 180 s de tempo de tratamento. A metalização química foi feita com banhos seqüenciais de solução de paládio e finalizada com banho de solução aquosa de cobre. Testes de adesão padrão mostraram uma forte adesão das camadas de metal nas superfícies previamente tratadas com as plumas de plasma. Esta adesão melhora com o tempo de tratamento. A melhoria na metalização foi observada em superfície plana e também em furos usados para conectar diferentes camadas em PCIs. A área metalizada na superfície dos buracos é maior nos orifícios tratados. Quanto maior o tempo de tratamento, maior é essa área. Todos os resultados indicaram que a técnica de tratamento por plasma de placas de fibra de vidro melhora a sua metalização química pelo cobre, levando a uma adesão mais uniforme e eficaz do metal à superfície com um método ambientalmente amigável / This work reports the development of a plasma treatment process to improve the chemical metallization of printed circuit boards (PCB). The plasma plume is generated in argon from a dielectric barrier discharge (DBD) promoted between a surgical needle and a cylinder using a borosilicate capillary as dielectric. The applied peak-to-peak voltage was 5 kV, with sinusoidal waveform at 37 kHz frequency and power in the discharge around 765 mW. The substrate was a composite of fiberglass and epoxy resin. With perpendicular incidence of the plasma plume on the surface the diameter of the circular treated area was 10 mm. In this area the contact angle reduces from 75° to 45° with 3 s of the plasma-surface interaction and the angle reaches the minimum of 33° after 180 s of treatment time. Chemical metallization was made with sequential baths of solution of palladium and finished with bath of aqueous solution of copper. Standard adhesion tests showed a strong adhesion of the metal layer on surfaces previously treated with the plasma plumes. This adhesion improves with the treatment time. The improvement in the metallization was observed on flat surface and also in holes used to connect different layers in PCB’s. The metallized area on the surface of the holes is larger in treated holes. The longer the treatment time the larger is this area. All these results indicated that the technique of plasma treatment of fiberglass boards improves its chemical metallization by copper leading to a more uniform and effective adhesion of the metal to the surface with an environmental friendly method

Fundação de Amparo a Pesquisa no Estado do Rio Grande do Sul / Technological development and intensive marketing support the growth of demand for electrical and electronic equipment (EEE), which have as a primary component printed circuit boards (PCBs). These devices have become obsolete in a shorter period of time, then residual PCBs become a problem, requiring recycling. The PCBs are composed of ceramic, polymers and metals, especially copper, metal present in the highest percentage. In addition they contain toxic substances such as brominated flame retardants and heavy metals. So the PCBs represent a problem and an opportunity at the same time, they require proper treatment and they are composed for materials with economic value. Therefore the aim of this study was to evaluate the application of supercritical CO2 and co-solvents in the recovery of copper and polymers from mobile phone PCBs, for the development of a more efficient and environmentally friendly recycling process. The study involved the mechanical processing of PCBs separated from discarded mobile phones; the characterization of PCBs; copper recovery using the CO2 supercritical leaching and H2O2 and H2SO4 as cosolvents, this method was conducted comparatively with leaching at atmospheric pressure using H2O2 and H2SO4 as leaching agents; Electrowinning of copper supercritical leached; and recovering the polymer fraction contained in the PCBs, using ethanol as cosolvent. The results indicated that mechanical processing in two milling, carried out in a hammer mill and knives mill were important for the reduction of PCBs to particle diameter less than 2 mm. From the leaching with aqua regia, it was determined that the PCBs containing 34.83 wt% copper. The characterization steps have demonstrated that PCBs are composed of 64.02% of metal, 20.51% of ceramics and 15.47% of polymers. The results showed that the supercritical leaching is 9 times faster than the atmospheric leaching. About 90% of copper was extracted from PCBs in 20 min of supercritical leaching, employing a solid:liquid ratio of 1:20, 20% (v/v) H2O2 and H2SO4 (2.5M). From the electrowinning, performed in a current density of 250 A / m², the copper metal form was recovered with 95.97% purity, reaching a current efficiency of 99%. It was extracted 69.53% of the polymers present in the PCBs using supercritical CO2 and ethanol co-solvent at 170 ° C and 7.5 MPa. Therefore the application of supercritical CO2 and co-solvents is a promising method and efficient to PCBs recycling. / O desenvolvimento tecnológico e marketing intenso propiciam o crescimento da demanda por equipamentos elétricos e eletrônicos (EEE), os quais apresentam como componente primário as placas de circuito impresso (PCIs). Como esses equipamentos vêm se tornando obsoletos em um menor intervalo de tempo, as PCIs residuais tornam-se um problema, necessitando de reciclagem. As PCIs são compostas por cerâmicos, polímeros e metais, com destaque para o cobre, metal presente em maior percentual, além de conterem substâncias tóxicas como os retardantes de chama bromados e os metais pesados. De modo que as PCIs representam um problema e uma oportunidade ao mesmo tempo, pois requerem tratamento adequado e são compostas por materiais com valor econômico agregado. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a aplicação de CO2 supercrítico na presença de cosolventes para a recuperação do cobre e na remoção dos polímeros de PCIs de celulares, visando o desenvolvimento de um processo de reciclagem mais eficiente e ambientalmente aceitável. O estudo compreendeu o processamento mecânico das PCIs separadas manualmente de celulares descartados; a caracterização das PCIs; a recuperação do cobre a partir da lixiviação com CO2 supercrítico e H2O2 e H2SO4 como cosolventes, realizada de forma comparativa com a lixiviação à pressão atmosférica utilizando H2O2 e H2SO4 como agentes lixiviantes; a eletro-obtenção do cobre lixiviado supercriticamente; e a recuperação da fração polimérica contida nas PCIs, empregando etanol como cosolvente. Os resultados obtidos no processamento mecânico indicaram que as duas moagens, realizadas em moinho de martelos, seguido de facas, foram importantes para a redução das PCIs a partículas de diâmetro inferior a 2 mm. A partir das lixiviações com água régia, determinou-se que as PCIs contêm 34,83% em massa de cobre. As etapas de caracterização demonstraram que as PCIs são compostas por 64,02% de metais, 20,51% de cerâmicos e 15,47% de polímeros. Os resultados mostraram que a lixivação supercrítica é 9 vezes mais rápida do que a lixiviação à pressão atmosférica. Extraiu-se, em 20 minutos de lixiviação supercrítica, cerca de 90% do cobre contido nas PCIs, empregando uma razão sólido:líquido de 1:20, 20% (v/v) de H2O2 e H2SO4 (2,5M). A partir da eletro-obtenção, realizada em uma densidade de corrente de 250 A/m², recuperou-se o cobre na forma de depósito metálico com 95,97% de pureza, alcançando uma eficiência de corrente de 99%. Extraiu-se 69,53% dos polímeros presentes nas PCIs, a partir de CO2 supercrítico modificado com etanol, a 170°C e 7,5 MPa. Portanto a aplicação de CO2 supercrítico na presença de cosolventes é um método promissor e eficiente à reciclagem das PCIs.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CAPA-INTRO.pdf: 65338 bytes, checksum: 29ebb2d21aacfe78d6df0edf9d832a57 (MD5) Previous issue date: 2012-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this work is evaluate the effect of incorporation of waste printed circuit boards (WPCB) in physical and mechanical properties of triaxial ceramics for coating. Through the technique of experiment with mixtures seven formulations were developed with clay (40, 53, 60 e 80%); phyllite (20, 33, 40 e 60%) and waste (0, 14, 20 e 40%). The WPCB was characterized by their particle size, chemical composition and thermal behavior. The mixtures were processed by wet milling, drying, granulation, uniaxial compaction and sintering at 1180 ° C. Properties measured were dried modulus of rupture (DMoR), linear firing shrinkage (LFS), fired modulus of rupture (FMoR) and water absorption (WA). Microstructures were analyzed by SEM and XRD. The thermal behavior was also studied. The WPCB showed melting behavior in the sintering process, but its addition to the material prejudice the DMoR. After firing, the FMoR is improved if are added moderate amounts of waste, but it decreases when there is an excess of waste. Was observed that the interaction between the phyllite and the waste increases the LFS, what is linked to the closing of the pores in the samples, and hence the flux characteristics of these materials. The WA also refers to this conclusion, since the addition of the waste decreases the absorption of 8.0 to 0.5%. Due the found behavior, it is possible to say that there are mixtures of clay-phyllite-WPCB, in certain proportions, that can be classified according to NBR 13818:1997 as stoneware. Microstructural characterization showed that the addition of the waste improves the sinterability of the material, however, in excess are formed glassy phase, not desired, weakening the material. The main phases present, verified by XRD are quartz and mullite, showing that the addition of the waste does not affect the formation of the main phases of interest ceramic. Thermal analysis showed that there is mass loss to 600 ° C, which can be related to the fraction of the polymer in the waste and the loss of water of constitution of the ceramics. In all cases there was an exothermic peak above 950 ° C which is related to the phase transformation of the ceramic material during sintering. / Este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da incorporação de resíduos de placas de circuito impresso (RPCI) nas propriedades físicas e mecânicas de misturas cerâmicas triaxiais para revestimento. Por meio da técnica de experimento com misturas foram desenvolvidas sete formulações com teor de argila de 40, 53, 60 e 80%, teor de filito de 20, 33, 40 e 60% e teor de resíduo de 0, 14, 20 e 40%. O resíduo foi caracterizado quanto à sua granulometria, constituição química e comportamento térmico. As misturas foram processadas por moagem à úmido, secagem, granulação, compactação uniaxial e sinterização a 1180°C. Foram medidas as propriedades de resistência mecânica a seco (RMS), retração linear no sinterizado (RLSi), resistência mecânica do sinterizado (RMSi) e absorção de água (AA). A verificação das microestruturas obtidas foi realizada por MEV, DRX e o comportamento térmico também foi analisado. O RPCI apresentou comportamento fundente no processo de sinterização, mas sua adição ao material prejudica a RMS. Após a sinterização, a RMSi é melhorada desde que sejam adicionadas quantidades moderadas de resíduo, pois este em excesso fragiliza o material. Observou-se que a interação entre o filito e o resíduo aumenta a RLSi, fato ligado ao fechamento dos poros nas amostras, e, portanto, às características fundentes desses materiais. A AA também remete a esta conclusão, pois a adição do resíduo diminui a absorção de 8,0 para 0,5%. Devido ao comportamento encontrado, verificou-se que a mistura de argila-filito- RPCI, em determinadas proporções, pode ser classificada, segundo a NBR 13818 : 1997 como semi-grês ou grês. A caracterização microestrutural mostrou que a adição do resíduo melhora a sinterabilidade do material, no entanto, em excesso, há formação de fase vítrea além do desejado, fragilizando o material. As principais fases presentes, verificadas por DRX, são quartzo e mulita, evidenciando que a adição do resíduo não prejudica a formação das principais fases de interesse cerâmico. A análise térmica mostrou que há perda de massa até 600°C, o que pode estar relacionado à fração polimérica do RPCI e à perda da água de constituição das cerâmicas. Para todos os casos ocorreu um pico exotérmico acima de 950°C, que está relacionado à transformação de fase do material cerâmico durante a sinterização.