СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДОШПИЛЬНОЙ КЕРАМИКИ MONALOX - SC Российский патент 1996 года по МПК C04B35/111 C04B35/443 

Изобретение относится к способам получения поликристаллических керамических материалов на основе двойных оксидов и может быть использовано в огнеупорной промышленности, металлургия, химии, радиоэлектронике, энергетике, теплотехнике, электротехнике и медицине.

Известен способ получения керамики на основе алюмомагнезиальной шпинели (АМШ), включающий следующие операции [1] обжиг исходного порошка оксида магния при 1570К; вибропомол прокаленного порошка оксида магния; обжиг исходного порошка оксида алюминия при 1720K; приготовление шихты из порошков оксида магния и оксида алюминия; прессование заготовок при 100 МПа и ожиг при 2000К в течение 5 ч.

При этом получают шпинельную керамику, трижды используя операцию обжига.

Наиболее близким к заявленному объекту является способ получения корундошпинельной керамики, предусматривающий использование в качестве исходных компонентов периклаза (источник МgO) и боксита (источник Al₂O₃) и включает в себя осуществление следующих операций [2] приготовление шихты, содержащей 20 мас. периклаза и 80% боксита; помол шихты до получения фракции 60 мкм; приготовление пресс-порошка и прессование заготовок при 80 МПа; обжиг заготовок при 1770-2020К на воздухе в течение 4 ч; медленное охлаждение.

Реализация способа, выбранного за прототип, позволяет получить спеченную крупнокристаллическую керамику корундошпинельного состава.

Целью изобретения является увеличение выхода керамики и получение реакционноспеченной тонкозернистой керамики корундошпинельного состава путем совмещения процессов синтеза и спекания.

Цель достигается путем приготовления шихты из порошков магнийсодержащего и алюминийсодержащего компонентов в процессе их совместного помола, приготовления пресс-порошка, формования заготовок, их обжига в кислородсодержащей атмосфере при температурах 1770-1970К и последующего охлаждения, причем в качестве магнийсодержащего компонента используют оксид магния, а в качестве алюминийсодержащего нитрид алюминия, которые смешивают при следующих количественных соотношениях, мас. Оксид магния 6,1-31,9 Нитрид алюминия 68,1-93,9, а обжиг осуществляют до прекращения изменений массы заготовок.

Сущность предложенного способа заключается в том, что смешивают порошки оксида магния и нитрида алюминия и путем совместного помола готовят шихту, в которую вводят временную технологическую связку в количестве 1,5 мас. (сверх 100% ), и гранулированием получают пресс-порошок, из которого формуют заготовки путем прессования при 100-300 МПа. Высушенные заготовки обжигают при 1770-1970К в кислородсодержащей атмосфере при парциальном давлении кислорода не менее 10 Па (10^-4 атм и более) до прекращения изменений массы обжигаемых заготовок, что позволяет после охлаждения получить спеченную керамику корундошпинельного состава, выход которой удается повысить до 123%
При выходе за пределы количественных соотношений компонентов или при нарушении других условий и режимов осуществления предложенного способа не удается решить основную задачу изобретения получить тонкозернистую спеченную корундошпинельную керамику с повышенным выходом последней.

Таким образом, технический результат достигается в изобретении за счет выбора состава исходной шихты, соотношения компонентов в ней и выбора условий и режимов термообработки, что позволяет по данным петрографического, рентгенофазного, ИК-спектрального и электронно-микроскопического анализов получить тонкозернистую реакционноспеченную керамику корундошпинельного состава, выход которой повышен до 123%
П р и м е р 1. Смешивали 12,2 г порошка оксида магния (МgO, марка ч.д.а, ГОСТ 4526-75) и 187,8 г порошка нитрида алюминия (ALN, марка Ч, ТУ 6-09-110-75) и подвергали совместному помолу на планетарной мельнице в течение 1 ч. В результате получали шихту, содержащую, мас. МgO- 6,1 и ALN- 93,9, в которую вводили 6 г парафина и гранулированием готовили пресс-порошок, из которого при 300 МПа формовали заготовки, сушили их и подвергали обжигу на воздухе при 1870К до прекращения изменений массы этих заготовок. После охлаждения получали 246 г спеченной керамики, выход которой составил 123%
П р и м е р 2. Смешивали 63,8 г порошка оксида магния (МgO, марка ч.д.а, ГОСТ 4526-75) и 136,2 г порошка нитрида алюминия (ALN, марка Ч, ТУ 6-09-110-75) и подвергали совместному помолу на планетарной мельнице в течение 1 ч. В полученную шихту, содержащую, мас. MgO- 31,9 и ALN- 68,1, вводили 4 г парафина и гранулированием готовили пресс-порошок, из которого при 250 МПа прессовали заготовки. Высушенные заготовки подвергали обжигу в воздушной атмосфере при 1970К до прекращения изменений массы заготовок. После охлаждения получали 234 г спеченной керамики, выход которой составил 117%
Основные свойства полученной керамики представлены в таблице в сравнении с характеристиками керамики по прототипу.

Анализ полученных результатов и данных, представленных в таблице, показывает, что поставленная в изобретении задача решена: реакционным спеканием получена тонкозернистая керамика корундошпинельного состава при повышенном выходе последней.

Использование: в огнеупорной промышленности, металлургии, химии, радиэлектронике, энергетике, теплотехнике и медицине для изготовления изделий разнообразного назначения. Сущность изобретения: способ получения корундошпинельной керамики включает приготовление шихты из порошков оксида магния и нитрида алюминия состава, мас.%: оксид магния 6,1 - 31,9; нитрид алюминия 68,1 93,9, ее помол, приготовление формовочной массы, формование заготовок, их сушку и обжиг в кислородсодержащей атмосфере до прекращения изменений массы этих заготовок. После охлаждения получают реакционноспеченную керамику корундошпинельного состава, выход которой повышен до 117 - 123%. Эта керамика имеет тонкозернистую структуру и обнаруживает предел прочности при сжатии 560 - 640 МПА. 1 табл.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДОШПИЛЬНОЙ КЕРАМИКИ MONALOX - SC, включающий приготовление шихты из порошков магний содержащего и алюминийсодержащего компонентов, ее помол, формование заготовок, их сушку и обжиг в кислородсодержащей атмосфере, отличающийся тем, что в качестве магнийсодержащего компонента используют оксид магния, а в качестве алюминийсодержащего - нитрид алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Оксид магния - 61,0 - 31,9
Нитрид алюминия - 68,1 - 93,9
причем обжиг проводят до прекращения изменений массы заготовок.