КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1995 года по МПК C04B35/48 C04B35/80 

Изобретение относится к электрическим нагревательным устройствам, в частности к электронагревателям из керамических материалов.

Известна композиция для изготовления керамических изделий, включающая стеклоткань, 10-35 мас.% огнеупорного высокоглиноземистого материала, 3-10% оксида хрома, 5-10% глины огнеупорной и 25-50% фосфатного связующего [1].

Однако этот материал не обладает достаточной прочностью, не позволяет повысить температуру рабочей поверхности нагревателей, создавать новые виды нагревателей сложной пространственной формы с заданным распределением поля температур.

Целью изобретения является повышение качества нагревателей, расширение их функциональных возможностей.

Керамический композиционный материал для электронагревателей получают следующим образом.

В нормальных условиях смешивают алюмохромфосфатную связку с оксидами и каолином в течение 30 мин. В полученную смесь возможно одновременно добавлять дисульфид молибдена, нихром и аморфный углерод. Производят перемешивание с разбавлением водой до 20% к общей массе смеси до получения однородной массы.

Затем указанную массу наносят, например, на стеклоткань и укладывают в пресс-форму.

Для получения электронагревателя нагревательный элемент укладывают на полученный материал (обычно это трехслойный материал), сверху укладывают аналогично приготовленный материал, нагреватель подпрессовывают небольшим давлением в пресс-форме и выдерживают в таком состоянии от 2 до 6 ч.

В качестве алюмохромфосфатной связки возможно применение и алюмофосфатной связки, а вместо стеклянной ткани возможно применение армирующих оксидных, карбидных или нитридных волокон.

Оксиды алюминия, цинка, хрома, магния, кальция, бария за счет своей высокой химической активности способствуют твердению фосфатной связки при относительно низких температурах.

Оксиды циркония, алюминия, магния, каолин в сочетании со стеклянной тканью (или армирующими волокнами) обеспечивают высокую термостойкость и хорошие электроизоляционные свойства материала.

Ткань стеклянная (или волокна) обеспечивает достижение высоких прочностных свойств и хорошей ударной прочности материала.

Сочетание нихрома, аморфного углерода с дисульфидом молибдена обеспечивает работоспособность тепловыделяющего элемента в составе материала при высоких температурах.

Испытания материала проводились в цикличном режиме электронагревом (напряжение 220 В) с выдержкой при температуре рабочей поверхности 600^оС 20 мин и последующим охлаждением до нормальной температуры (таблица).

Как видно из таблицы, материал отличается стойкостью к ударным нагрузкам, сохраняет стабильную температуру рабочей поверхности, обладает хорошими изоляционными свойствами. Технология приготовления такого материала проста и не требует высоких нагревов и использования газовых сред. Кроме этого, применение указанного материала позволяет создавать новые виды нагревателей сложной пространственной формы с заданным распределением температурных полей.

Сущность изобретения: композиция для керамического электроизоляционного материала включает, мас. ч.: алюмохромфосфатная связка или алюмофосфатная связка 25 - 85; оксид хрома 2 - 6; оксид цинка 0 - 5; оксид кальция 0 - 5; оксид магния 10 - 45; оксид бария 0 - 38; оксид циркония или оксид алюминия 5 - 65; каолин 8 - 42; углерод аморфный 0 - 35; дисульфид молибдена 0 - 28; тонкодисперсный нихром 0 - 26; ткань стеклянная или армирующие оксидные, карбидные, нитридные волокна 10 - 60. Композиция позволяет получать материал, стойкий к ударным нагрузкам, сохраняет стабильную температуру рабочей поверхности, позволяет создавать нагреватели сложной формы с заданным распределением температурного поля. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, включающая оксид хрома, второй огнеупорный оксид, пластичный глинистый компонент, фосфатное связующее и армирующий волокнистый материал, отличающаяся тем, что она содержит в качестве второго огнеупорного оксида оксид алюминия или циркония, в качестве пластичного глинистого компонента - каолин, в качестве фосфатного связующего - алюмофосфатное или алюмохромфосфатное, в качестве армирующего волокнистого материала - стеклоткань или оксидные, нитридные, карбидные волокна и дополнительно - оксид магния при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Оксид хрома - 2 - 6
Оксид алюминия или циркония - 5 - 65
Каолин - 8 - 42
Указанное фосфатное связующее - 10 - 45
Указанный армирующий волокнистый материал - 10 - 60
Оксид магния - 10 - 45
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит, мас.ч.:
Оксид цинка - ≅ 5
Оксид кальция - ≅ 5
Оксид бария - ≅ 38
Аморфный углерод - ≅ 35
Дисульфид молибдена - ≅ 28
Тонкодисперсный нихром - ≅ 26