Thermoanalytic characterization of NiMn₂O₄ formation

Abstract

Comparative thermogravimetric and heat-flux DSC investigations of phase formations by heating of sinteractive powders, which were prepared by thermal decomposition of a NiCO₃∶ MnCO₃=1∶2 mixture and thermal decomposition of oxalate mixed crystals NiMn₂(C₂O₄)₃.6H₂O, show the metastability of the defect spinel from the oxalate precursor and its high reactivity.

Dilatometric shrinkage measurements show that reaction sintering leads to the shrinkage and maximum shrinkage rate at lower temperatures. Decomposition of the spinel NiMn₂O₄ under NiO separation and O₂ release at 975‡ in oxygen atmosphere is in contrast to the known phase diagram. Utilization of the thermodynamic driving force of the primarily formed metastable oxide phase and the NiMn₂O₄ formation leads, supported by a sinteradditive, to high density semiconductor ceramics.

Zusammenfassung

Vergleichende thermogravimetrische und WÄrmeflu\-DSC Untersuchungen der Phasenbildungsprozesse beim Aufheizen sinteraktiver Pulver, erhalten aus der thermischen Zersetzung von NiCO₃∶MnCO₃=1∶2 Mischungen bzw. Zersetzung von Oxalatmischkristallen NiMn₂(C₂O₄)₃.6H₂O zeigen die MetastabilitÄt des Defektspinells aus der Oxalatvorstufe, sowie seine erhöhte ReaktivitÄt. Wie dilatometrische Schwindungsmessungen belegen, führt das reaktive Sintern zum Schwindungsbeginn und Maximum der Schwindungsgeschwindigkeit bei erniedrigter Temperatur. Die Zersetzung des Spinells NiMn₂O₄ unter NiO Ausscheidung und Sauerstoffabgabe ab 975‡C in SauerstoffatmosphÄre steht im Widerspruch zum bekannten Phasendiagramm. Bei Nutzung thermodynamischer TriebkrÄfte primÄr entstandener metastabiler Oxidphase und der NiMn₂O₄ Bildung werden, unterstützt durch den Zusatz von Sinterhilfsmittel, Halbleiterkeramiken hoher Dichte erhalten.