СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ ШПИНЕЛИ Российский патент 1995 года по МПК C04B35/443 

Описание патента на изобретение RU2036185C1

Изобретение относится к производству оптической керамики и может быть использовано в оптической и ювелирной промышленности.

Керамика из алюмомагниевой шпинели, оптически прозрачная в видимой и ИК области спектра, механически и термически прочная с высокими значениями вязкости разрушения используется в жестких эксплуатационных условиях при повышенных термических и механических нагрузках.

Известные способы получения оптической керамики позволяют изготавливать оптическую керамику с высоким направленным спектральным пропусканием. Патентуются условия синтеза мелкодисперсного исходного порошка с высокой степенью фазовой однородности и условия формирования прозрачной керамики.

Так, например, известен способ получения оптической керамики из алюмомагниевой шпинели, включающий синтез из растворов алкоксидов магния и алюминия в молярном соотношении от 0,502-0,498 до 0,524-0,476, термообработку в окислительной атмосфере при 900-1100оС с целью кристаллизации осадка после гидролиза растворов алкоксидов, спекание в водороде при температуре выше 1700оС со скоростью нагрева 50оС в час при 800-1400оС и введение уплотняющей добавки фторида лития в количестве 0,05-0,15 мас. (патент США N 4584151, 1986).

Известен способ получения порошка алюмомагниевой шпинели для производства керамики методом горячего прессования, включающий смешение соединений магния и алюминия, их прокаливание при 1150-1300оС, обработку прокаленного продукта фторидами металлов, вводимых в качестве добавки, способствующей уплотнению, отличающийся тем, что фторид лития вводят в виде раствора в количестве 0,1-0,5 мас. при концентрации 0,4-2,3 г/л, а фторид магния в виде раствора в количестве 0,2-1,0 мас. при концентрации 0,7-4,0 г/л (авт.св. СССР N 1196333, 1985).

Известные способы позволяют получить оптическую керамику из алюмомагниевой шпинели с достаточно высоким пропусканием. Однако недостатком их является трудноконтролируемое улетучивание оксида магния при спекании при температурах выше 1400оС, приводящее к снижению пропускания, наличие фазы фторидов металлов в керамике, концентрирующейся по границам зерен и приводящей к межзеренному излому и низкой механической прочности ( σизг 103-120 МПа) и трещиностойкости К до 1,20 МПа/м.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату заявленному техническому решению является способ изготовления прозрачной керамики из оксида алюминия красно-пурпурного цвета (Патент Японии N 51-6163, 1976).

Согласно этому способу к порошку α -Al2O3 чистотой более 99,95% добавляют хром в количестве 0,006-3,40 ат% и магний в количестве 0,006-2,50 ат% или их соединения и смешивают. Порошок брикетируют и спекают в восстановительной атмосфере при температуре 1750оС с выдержкой более 30 мин. Данный способ позволяет получить просвечивающийся глиноземный спек красно-пурпурного цвета.

Целью предлагаемого способа является получение искусственной благородной шпинели розового и красного цветов, повышение механической прочности.

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известных способов получения керамики, включающих смешивание соединений магния, алюминия и хрома, термообработку смеси в кислородной атмосфере и последующее горячее прессование полученного порошка в вакууме, в качестве соединения магния и алюминия используют раствор двойного алкоксида магния и алюминия при содержании, ат. хром 0,11-0,6; магний 13,4-14,2; алюминий 28,2-29,0; термообработку смеси ведут при 600-800оС, а горячее прессование производят при 1250-1300оС с приложением давления при температуре не ниже 1200оС.

Ионы хрома обладают способностью входить в решетку шпинели, замещая ионы в октаэдрических пустотах, с образованием твердого раствора Мg (AlxCr1-x)2O4, что гарантирует низкое рассеяние в видимой и ИК областях спектра для оптической керамики из алюмомагниевой и шпинели, легированной хромом.

П р и м е р 1. В раствор двойного изопропилата магния алюминия MgAl2(OC3H7)4 вводят раствор нитрата хрома, взятый в соотношении, ат. алюминия 28,4; хром 0,11; магния 14,2.

Термообработку смеси ведут при 600оС в течение 24 ч в кислородной атмосфере. Горячее прессование ведут по режиму: приложение давления 150 МПа при 1300оС в течение 60 мин.

П р и м е р 2. В раствор двойного изопропилата магния алюминия МgAl2(OC3H7)4 вводят раствор нитрата хрома, взятый в соотношении, ат. алюминий 28,2; хром 0,57; магний 14,01.

Термообработку смеси ведут при 800оС в течение 6 ч в кислородной атмосфере. Горячее прессование ведут по режиму: приложение давления 150 МПа при температуре 1300оС в течение 60 мин.

Для получения искусственной благородной шпинели предложенным способом могут использоваться и другие двойные алкоксиды магния и алюминия.

Оптические и механические свойства искусственной благородной шпинели приведены в таблице.

Наличие окраски двух видов: розовой и красной (балэ и альмандиновой) у искусственной благородной шпинели объективно подтверждены методом цветовых координат. Окраска, показатель преломления, красная люминесценция искусственной благородной шпинели соответствует благородной шпинели Кухилалского месторождения. Механическая прочность и трещиностойкость искусственной шпинели выше в 2-3 раза по сравнению с природной керамикой и получаемой по авт.св. СССР N 1196333 и патенту США N 4584151.

Похожие патенты RU2036185C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ АЛЮМОМАГНИЕВОЙ ШПИНЕЛИ 1994
  • Удалова Л.В.
  • Мальцев М.В.
  • Петрик В.И.
RU2035434C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНОЙ АЛЮМОМАГНИЕВОЙ ШПИНЕЛИ 2014
  • Гарибин Евгений Андреевич
  • Гусев Павел Евгеньевич
  • Демиденко Алексей Александрович
  • Крутов Михаил Анатольевич
  • Балабанов Станислав Сергеевич
  • Гаврищук Евгений Михайлович
  • Дроботенко Виктор Васильевич
  • Пермин Дмитрий Алексеевич
  • Степанов Дмитрий Александрович
RU2589137C2
ШИХТА ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ШПИНЕЛИ MgAlO, СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ НАНОКЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ШПИНЕЛИ MgAlO 2013
  • Смирнов Андрей Николаевич
  • Шарыпин Вячеслав Владимирович
  • Евстропьев Сергей Константинович
  • Левит Леонид Григорьевич
  • Павлова Валентина Николаевна
RU2525096C1
Способ получения алюмомагниевой шпинели для производства керамики 1983
  • Сокол Владимир Александрович
  • Рохленко Дуся Айзиковна
  • Кононова Лидия Ивановна
  • Рыжиков Энгельс Николаевич
  • Удалова Людмила Владимировна
  • Ахметов Тимерхан Габдулович
SU1196333A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО СЕЛЛАИТА 1997
  • Петрик Виктор Иванович[Ru]
  • Ляшенко Владимир Петрович[Ru]
RU2086715C1
Поликристаллический синтетический ювелирный материал (варианты) и способ его получения 2015
  • Михайлов Михаил Дмитриевич
  • Гольева Елена Владимировна
  • Мамонова Дарья Владимировна
RU2613520C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЮМИНЕСЦИРУЮЩЕЙ НАНОРАЗМЕРНОЙ ОПТИЧЕСКИ ПРОЗРАЧНОЙ КЕРАМИКИ MgAlO 2021
  • Киряков Арсений Николаевич
  • Зацепин Анатолий Федорович
  • Дьячкова Татьяна Витальевна
  • Тютюнник Александр Петрович
  • Заинулин Юлий Галиулович
RU2775450C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ОПТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ 2013
  • Ветров Василий Николаевич
  • Игнатенков Борис Александрович
  • Евстропьев Сергей Константинович
RU2522489C1
Способ получения оптической керамики 1990
  • Базилеская Татьяна Анатольевна
  • Белых Галина Ивановна
  • Грицына Василий Тимофеевич
  • Бессонова Наталья Анатольевна
  • Карпенко Маргарита Геннадиевна
  • Мальцев Михаил Васильевич
  • Удалова Людмила Владимировна
SU1715774A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АЛЮМИНАТА МАГНИЯ 2016
  • Данчевская Марина Николаевна
  • Ивакин Юрий Дмитриевич
  • Холодкова Анастасия Андреевна
  • Муравьёва Галина Петровна
  • Панасюк Георгий Павлович
  • Ворошилов Игорь Леонидович
RU2630112C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 036 185 C1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ ШПИНЕЛИ

Способ изготовления искусственной благородной шпинели относится к производству оптической керамики и может быть использован в оптической и ювелирной промышленности. Задачей изобретения является получение искусственной благородной шпинели розового и красного цветов, имеющей высокую механическую прочность. Способ заключается в том, что в раствор двойного алкоксида магния и алюминия вводят, ат.%: раствор нитрата хрома 0,11-0,6 при содержании магния 13,4-14,2, алюминия 28,2-29,0, затем подвергают смесь термообработке в кислородной атмосфере при 600-800°C с последующим горячим прессованием в вакууме при 1250-1300°C с приложением давления при температуре не ниже 1200°C. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 036 185 C1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ ШПИНЕЛИ, включающий смешивание соединений магния, алюминия, хрома и термообработку, отличающийся тем, что смешивание соединений магния, алюминия и хрома осуществляют путем введения раствора нитрата хрома в количестве 0,11 0,6 ат. в раствор двойного алкоксида магния и алюминия при содержании магния 13,4 14,2 ат. и алюминия 28,2 29,0 ат. термообработку ведут в кислородной атмосфере 600 - 800oС с последующим горячим прессованием при 1250 1300oС с приложением давления при температуре не ниже 1200oС.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2036185C1

Способ запрессовки не выдержавших гидравлической пробы отливок 1923
  • Лучинский Д.Д.
SU51A1
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды 1921
  • Богач Б.И.
SU4A1

RU 2 036 185 C1

Авторы

Удалова Людмила Владимировна

Мальцев Михаил Васильевич

Петрик Виктор Иванович

Даты

1995-05-27Публикация

1994-02-09Подача