ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1995 года по МПК C04B35/10 

Описание патента на изобретение RU2033987C1

Изобретение относится к керамическому материаловедению, в частности к получению пористого прочного и термостойкого керамического материала для изготовления основы керамических фильтров и мембран, огнеприпаса с высокой химической стойкостью и большим числом оборотов для обжига различных керамических изделий, пористых материалов для теплоизоляции и т.д.

Большинство пористых огнеупорных керамических материалов, применяемых в настоящее время в различных областях техники, не обладают необходимой прочностью, химической стойкостью, термостойкостью и долговечностью, заданным размером и распределением пор.

Изготавливают эти материалы в основном с применением технического глинозема и электроплавленного корунда с добавками порошков карбида кремния, металлического алюминия, оксида магния, диоксида титана, огнеупорной глины, каолина или кремнеорганических веществ. Изделия из этих материалов имеют пористость 25-35% прочность на изгиб 20-30 МПа, термостойкость при термоударах 1200оС вода в пределах 2-10 теплосмен.

Известны керамические материалы на основе оксида алюминия с добавками кремнеорганических связок, которые при обжиге образуют активный SiO2 и связывают зерна оксида алюминия, частично взаимодействуя с ним и образуя муллит [1] Эти материалы необходимо обжигать при высоких температурах (≥1550оС), характеризуются они прочностью на сжатие 150-200 МПа, термостойкость их невелика и составляет до образования трещин при термоударе 1200оС вода 2-3 теплосмены. Подобные материалы не могут быть использованы для изделий, работающих в условиях высоких давлений (например, мембраны) и непрерывных жестких термоударов.

Известны керамические материалы, в которых прочность и термостойкость регулируют подбором зернового состава и введением различных связок, образующих при обжиге муллит [2] (Эти материалы имеют также высокую температуру обжига (до 1700оС), сравнительно низкие значения прочности ( σизг 20-30 МПа) и термостойкость не более 2-3 теплосмен.

Известен также керамический материал на основе электрокорунда с добавками порошков Al и SiC [3] Этот материал имеет температуру обжига 1350-1400оС, пористость 30% прочность на изгиб 30 МПа, термостойкость 5-7 теплосмен 1200оС вода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является керамический материал, получаемый из шихты, содержащей мас. оксид алюминия 50-85, карбид кремния 5-35, оксид иттрия или оксид магния 2-10, нитрид бора 3-20. Материал имеет пористость 18-21% прочность на изгиб 48-82 МПа, термостойкость 11-18 циклов 1250оС вода [4]
Изделия из перечисленных материалов применяются для огнеприпаса, изделий точного литья по выплавляемым моделям, тиглей для плавки металлов, футеровки печей и т. д. и не предназначены для работы в качестве изделий в условиях, например, фильтрации жидкостей и газов при повышенных давлениях или в условиях резких многократных термоударов.

Целью изобретения является повышение прочности и термостойкости пористого материала на основе оксида алюминия.

Цель достигается путем введения в оксид алюминия смеси порошков карбида кремния и одного из оксидов из ряда: CaO, MgO, MnO, NiO, ZnO при соотношении SiC MeO, равном 2: 1, при следующем соотношении компонентов, мас. Оксид алюминия 95-99 Смесь порошков карбида кремния и одного из оксидов из ряда CaO, MgO, MnO, NiO, ZnO при со- отношении SiC MeO 2:1 1-5
Предлагаемый состав обеспечивает получение пористой прочной и термостойкой керамики за счет образования определенного фазового состава и структуры материала. Пористость изделий составляет 25-45% прочность на изгиб 85-150 МПа, термостойкость более 30 теплосмен при термоударах 1200оС вода.

Предлагаемый состав является новым и в литературе не известен.

Технология приготовления из предлагаемого состава изделий состоит в следующем.

Сначала приготавливают смесь порошков карбида кремния и оксида двухвалентного металла в соотношении 2:1. Затем компоненты шихты, взятые в соответствующей пропорции, загружают в шаровую мельницу и перемешивают всухую в присутствии шаров из оксида алюминия или уралита. Соотношение шаров и материала должно быть 2:1. Время перемешивания составляет не менее 2 ч. После перемешивания компонентов в шихту вводят временную связку в виде 5%-ного ПВС или парафина. Шихту просеивают через сито 02.

Изделия из приготовленной шихты формуют полусухим прессованием в металлических формах или в резиновых формах в гидростате при давлении 100-200 МПа. Отпрессованные изделия обжигают при 1400-1500оС. Выдержка при максимальной температуре обжига в зависимости от габаритов изделий составляет 2-5 ч.

П р и м е р 1. Порошок оксида алюминия и смесь порошков карбида кремния и оксида кальция в соотношении в мас. соответственно 97 и 3 перемешивают в фарфоровой мельнице шарами из оксида алюминия в течение 2 ч. Затем в шихту вводят связку в виде 5%-ного раствора ПВС в количестве 20% Порошок просеивают через сито 02, образцы прессуют в металлических пресс-формах и обжигают при 1450оС в течение 5 ч выдержки. Усадка образцов 1% пористость 40% прочность на изгиб 85 МПа, термостойкость 1200оС вода более 20 теплосмен.

П р и м е р 2. Порошок оксида алюминия и смесь порошков карбида кремния и оксида магния в соотношении в мас. соответственно 96 и 4 перемешивают в фарфоровой мельнице шарами из оксида алюминия в течение 2 ч. Затем в шихту вводят связку в виде 5%-ного раствора ПВС в количестве 20% Порошок просеивают через сито 02, образцы прессуют в металлических пресс-формах и обжигают при 1450оС 5 ч. Усадка образцов 1,5% пористость 38% прочность на изгиб 90 МПа, термостойкость 1200оС вода более 20 теплосмен.

П р и м е р 3. Порошок оксида алюминия и смесь порошков карбида кремния и оксида никеля в соотношении в мас. соответственно 98 и 2 перемешивают в фарфоровой мельнице шарами из оксида алюминия в течение 2 ч. Затем в шихту вводят связку в виде 5%-ного раствора ПВС в количестве 20% Порошок просеивают через сито 02, образцы прессуют в металлических пресс-формах и обжигают при 1450оС 5 ч выдержки. Усадка 1,2% пористость 35% прочность на изгиб 80 МПа, термостойкость 1200оС вода более 20 теплосмен.

По описанной технологии изготовлены образцы при различном соотношении компонентов, составы и свойства этих видов образцов приведены в таблице.

Изделия, изготовленные из предлагаемого материала, могут быть широко использованы для фильтрации жидкостей и газов, огнеприпаса для обжига ряда керамических изделий, носителей катализаторов, основы мембран для микро- и ультрафильтрации и др.

Похожие патенты RU2033987C1

название год авторы номер документа
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО ТЕРМОСТОЙКОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 1992
  • Лукин Е.С.
  • Попова Н.А.
  • Курикова С.Е.
  • Маевский В.Н.
  • Прилепский В.Н.
  • Щелин В.С.
  • Тумин А.М.
RU2031886C1
СОСТАВ ШИХТЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ЗЕРНИСТОГО СТРОЕНИЯ ИЗ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ 2002
  • Лукин Е.С.
  • Власов А.С.
  • Минеев В.Н.
  • Макаров Н.А.
  • Акопов Ф.А.
  • Чернышев Г.П.
RU2249570C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОПОРИСТЫХ ОГНЕУПОРНЫХ ТРУБ 2006
  • Кирдяшкин Александр Иванович
  • Максимов Юрий Михайлович
  • Гущин Александр Николаевич
  • Баев Леонид Степанович
  • Юсупов Рашит Анварбекович
RU2318633C1
ШИХТА КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПРИМЕНЕНИЯ В ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ 2012
  • Санникова Светлана Николаевна
  • Лапин Петр Георгиевич
  • Лукин Евгений Степанович
  • Чепуренко Александр Дмитриевич
  • Попова Нелля Александровна
  • Шайдуллина Лиана Тагировна
RU2498963C1
СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ 1996
  • Андрианов Н.Т.
  • Грачева Н.А.
  • Собко Р.М.
RU2116278C1
КОМПОЗИЦИОННЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ В СИСТЕМЕ SiC-AlO ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПРИМЕНЕНИЯ В ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ 2012
  • Санникова Светлана Николаевна
  • Лапин Петр Георгиевич
  • Лукин Евгений Степанович
  • Попова Нелля Александровна
  • Шайдуллина Лиана Тагировна
RU2498957C1
СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 1996
  • Андрианов Н.Т.
  • Собко Р.М.
RU2100316C1
СОСТАВ ШИХТЫ ДЛЯ ВЫСОКОПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА С СЕТЧАТО-ЯЧЕИСТОЙ СТРУКТУРОЙ ДЛЯ НОСИТЕЛЕЙ КАТАЛИЗАТОРОВ 2002
  • Козлов А.И.
  • Лукин Е.С.
RU2233700C2
ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УДАРОСТОЙКОЙ КЕРАМИКИ (ВАРИАНТЫ) 2012
  • Зайцев Геннадий Петрович
  • Шпотаковский Игорь Дмитриевич
  • Самохвалова Тамара Ивановна
RU2514068C1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО ПРОНИЦАЕМОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 2008
  • Красный Борис Лазоревич
  • Кисляков Андрей Николаевич
  • Красный Александр Борисович
RU2374208C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 033 987 C1

Реферат патента 1995 года ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к керамическому материаловедению, в частности к получению пористого, прочного и термостойкого керамического материала для изготовления основы керамических фильтров и мембран, огнеприпаса с высокой химической стойкостью, а также пористых материалов для теплоизоляции и т.д. Для повышения прочности и термостойкости пористого материала, содержащего оксид алюминия, шихта для его получения содержит смесь порошков карбида кремния и одного из оксидов из ряда CaO, MgO, MnO, NiO, ZnO при соотношении SiC : MeO, равном 2 : 1, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Al2O3 95 - 99; смесь порошков SiC и одного из оксидов из ряда CaO, MgO, MnO, NiO, ZnO (при соотношении SiC : MeO 2 : 1) - 1 - 5. Предлагаемый состав шихты обеспечивает получение пористой прочной и термостойкой керамики. Прочность изделий составляет 25 - 45%, прочность на изгиб 85 - 150 МПа, термостойкость более 30 теплосмен при термоударах 1200°С - вода. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 033 987 C1

ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, включающая оксид алюминия, карбид кремния и добавку, отличающаяся тем, что она содержит в качестве добавки один оксид из ряда: CaO, MgO, MnO, NiO, ZnO при соотношении SiC и добавки 2 1 при следующем соотношении компонентов, мас.

Оксид алюминия 95 99
Смесь SiC и добавки в указанном соотношении 1 5

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2033987C1

Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1
Авторское свидетельство СССР N 13900222, кл
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1

RU 2 033 987 C1

Авторы

Лукин Е.С.

Попова Н.А.

Курикова С.Е.

Маевский В.Н.

Даты

1995-04-30Публикация

1992-01-31Подача