Investigación

Lamellar ceramics of Ca₂SiO₄ prepared by mechanical activation of powders

A.B. Cabrera and M.E. Mendoza

Instituto de Física, Universidad Autónoma de Puebla, Apartado Postal J–48, Puebla 72570, México.

Recibido el 28 de marzo de 2006
Aceptado el 6 de julio de 2006

Abstract

Stoichiometric mixtures of calcium carbonate and silicon oxide have been mechanically activated by milling during several hours (29 and 50) previous to the solid state reaction, in order to obtain dicalcium silicate, Ca₂SiO₄. X–ray powder diffraction and differential thermal analysis studies show that the mechanical processing of the powders induces changes in the orientational uniformity of crystallites and the diminution of the decomposition temperature of the calcium carbonate. Microlamellar particles of β–Ca₂SiO₄ were obtained when the solid state reaction was achieved at 1450°C, whereas β–Ca₂SiO₄ and α'_L–Ca₂SiO₄ phases were obtained when the reaction took place at 1000°C. By means of the powder processing described in this work, we can prepare phase β–Ca₂SiO₄ without any chemical stabilizer and with an unusual lamellar morphology.

Keywords: Dicalcium silicate; mechanical activation; lamellar morphology.

Resumen

Mezclas estequiométricas de carbonato de calcio y óxido de silicio fueron activadas mecánicamente mediante molido durante varias horas (29 y 50) antes de la reaccion de estado sólido, con el fin de obtener silicato dicálcico, Ca₂SiO₄. Los estudios mediante difracción de rayos X en polvos y análisis térmico diferencial muestran que el procesamiento mecánico de los polvos induce cambios en la uniformidad de la orientación de los cristalitos y la disminución de la temperatura de descomposición del carbonato de calcio. Se obtuvieron partículas microlaminares de β–Ca₂SiO₄ cuando la reacción en estado sólido se realizó a 1450°C, mientras que cuando la reacción se efectuó a 1000°C, se obtuvo una mezcla de las fases β–Ca₂SiO₄ y α'_L–Ca₂SiO₄. Por medio del procesamiento de los polvos descrito en el presente trabajo, es posible obtener la fase β–Ca₂SiO₄ sin ningún estabilizador químico y con una morfología laminar poco usual.

Descriptores: Silicato dicálcico; activación mecánica; morfología laminar.

PACS: 81.20.Ev; 81.05.Je; 61.10.Nz

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Acknowledgments

We wish to thank to Dr. R. Silva for the SEM photographs. This work was partially supported by CONACyT–Mexico (Grant C02–44296) and VIEP–UAP (Grants II 200–04/EXG/G and II 143G04). A.B. Cabrera received a scholarship from CONACyT–Mexico, No. 159190.

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