ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2009 года по МПК C04B35/111 

Изобретение относится к области изоляционных огнеупорных материалов, в частности к алюмооксидному материалу, и может быть использовано в производстве изоляторов металлокерамических ламп, свечей зажигания, изоляционных установочных деталей и т. д.

Известна шихта (см. авт. св. №346284 и №579261, МПК С04В 35/10) с содержанием 80-90 мас.% α-корунда (Аl₂О₃) и активатора спекания.

Основной недостаток этих материалов состоит в необходимости предварительного перевода основного исходного сырьевого материала - технического глинозема, содержащего 18-30 мас.% α-Аl₂О₃, в α-форму, что требует проведения высокотемпературной термической обработки (>1400°С).

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является алюмооксидный керамический материал марки ВК95 - 1 (ВГ - IV), включающий: α-корунд, стеклообразующую добавку, содержащую SiO₂, CaO, MgO, и активатор спекания, в качестве которого используется борная кислота и растворимая соль магния (см. Рубашов М.А., Бердов Г.И., Гаврилов В.Н. и др. Термостойкие диэлектрики и их спаи с металлами в новой технике. - М.: Атомиздат. - 1980. - С.68-72).

При изготовлении изделий сложной конфигурации методом горячего литья под давлением отлитые детали помещают в адсорбент и проводят предварительный обжиг для удаления органической связки. Для получения прочности деталей после этого обжига, достаточной для проведения дальнейших технологических операций, необходима температура обжига 1050-1100°С. Однако это приводит к припеканию адсорбента вследствие взаимодействия его с поверхностью керамических деталей. Требуется дополнительная технологическая операция - зачистка деталей от адсорбента.

Технической задачей данного изобретения является создание такого состава керамического материала, который обеспечивает повышение уровня технологических и физико-технических свойств керамики.

Это достигается тем, что шихта для изготовления керамического материала, включающая глинозем с содержанием α-корунда ≥ 85 мас.%, стеклообразующую композицию и в качестве активатора спекания содержит двухстронциевый борат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- двухстронциевый борат 2-3; - стеклообразующая композиция 6-8; - α-глинозем остальное, до 100%,

причем стеклообразующая композиция представляет собой спек исходных компонентов: глинозема, кварцевого песка и карбоната магния.

Введение двухстронциевого бората обеспечивает проведение операции удаления органической связки в адсорбенте при температуре около +950°С. При этом достигается достаточная механическая прочность полуфабриката и отсутствует припекание адсорбента к деталям.

Эти признаки изобретения являются существенными и позволяют получать алюмооксидную керамику с высокими технологическими и физико-техническими свойствами.

Предложенный состав материала опробован в опытном производстве.

Примеры осуществления изобретения.

Для проверки заявляемого состава были подготовлены пять смесей ингредиентов, два из которых показали оптимальные результаты (см. таблицу).

Для приготовления шихты был взят технический глинозем марки ГЭФ. Оптимальные составы шихты керамического материала содержат, мас.%: глинозем ГЭФ 90-91; двухстронциевый борат 2-3; стеклообразующая композиция 6-8.

Двухстронциевый борат предварительно синтезировали из SrСО₃ и Н₃ВО₃ обжигом при температуре 1100°С. Полученный материал измельчали до среднего размера зерна 5-6 мкм. Стеклообразующую композицию получали в результате обжига шихты при температуре 1300-1350°С, содержащей, мас.%: глинозем Г-00 35,4; молотый кварцевый песок 38,4; карбонат магния 26,2. Полученный материал измельчали до удельной поверхности (по ПСХ-2), составляющей около 10000 см²/г.

Компоненты шихты смешивали сухим способом с добавлением 0,6 мас.% олеиновой кислоты. Помол шихты производили до среднего размера зерна 3,8-4,2 мкм. Операция обжига шихты на спек была исключена. Шликер для горячего литья под давлением готовили с введением 11,5-12,5 мас.% парафина. Изделия формовали методом горячего литья под давлением. Температура предварительного обжига изделий из оптимальных составов составляла 950-1000°С, окончательного обжига - 1650-1660°С.

Составы шихты, технологические и физико-технические свойства керамики приведены в таблице в сравнении с материалом ВК95-1 (ВГ-IV).

Из таблицы следует, что шихта (составы 2, 3) для изготовления керамического материала по совокупности технологических (низкая температура предварительного обжига, отсутствие припекания адсорбента-глинозема к деталям, достаточная технологическая прочность полуфабриката) и физико-технических (малые диэлектрические потери, высокие значения удельного электросопротивления при повышенных температурах) свойств обладает наиболее высоким уровнем по сравнению с прототипом и граничными составами (составы 1, 4).

Таблица Компоненты шихты Содержание компонентов, мас.% ВК95-1 (прототип) Состав 1 Состав 2 Состав 3 Состав 4 Глинозем марки ГЭФ остальное до 100% 91 90 91 90 Стеклообразующая композиция 6-8 8 8 6 6 Активатор спекания - 1 2 3 4 Борная кислота 1-3 - - - - Растворимая соль магния 1-2 - - - - Свойство Технологические 1 Температура предварительного обжига, °С 1100 1050 1000 950 1000 2 Припекание адсорбента-глинозема к деталям значительное имеет место отсутствует отсутствует имеет место 3 Технологическая прочность полуфабриката достаточная недостаточная достаточная достаточная достаточная 4 Линейная усадка изделий, % 12,5 12,5 12,0 12,0 12,5 5 Температура окончательного обжига, °С 1680 1680 1660 1650 1660 Свойство Физико-технические 1 Водопоглощение, % 0,01 0,01 0,00 0,01 0,00 2 Плотность, г/см³ 3,78 3,78 3,79 3,79 3,78 3 Прочность при статическом изгибе, МПа 370 365 375 380 365 4 КТЛР 10⁷, °С^-1 в интервале температур:           20-200°С 60 59 61 60 59 20-900°С 80 79 81 80 79 5 Диэлектрическая проницаемость на частоте f=1 МГц при температуре 20°С 9,8 9,8 9,9 9,8 9,8 6 Тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ·10⁴) на частоте f=1 МГц при температуре:           20°С 6 6 4 5 6 300°С 250 170 100 80 120 7 Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом•см, при температуре:           20°С >1·10¹⁴ >1·10¹⁴ >3·10¹⁴ >5·10¹⁴ >2·10¹⁴ 300°C 5·10¹⁰ 8·10¹⁰ 5·10¹¹ 8·10¹¹ 1·10¹¹

Изобретение относится к области получения изоляционных огнеупорных материалов и может быть использовано в производстве изоляторов металлокерамических ламп, свечей зажигания, изоляционных установочных деталей. Предложен новый состав шихты, включающий α-глинозем, стеклообразующую композицию и двухстронциевый борат при следующем соотношении компонентов, мас.%: двухстронциевый борат 2-3; стеклообразующая композиция 6-8, α-глинозем остальное. Стеклообразующая композиция представляет собой спек глинозема кварцевого песка и карбоната магния. Введение в состав шихты двухстронциевого бората обеспечивает уменьшение температуры предварительного обжига изделий и тем самым исключает припекание адсорбента - глинозема к поверхности деталей, а также повышает уровень диэлектрических свойств в области повышенных температур. 1 табл.

Шихта для изготовления керамического материала, включающая α-глинозем и стеклообразующую композицию, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит двухстронциевый борат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
двухстронциевый борат 2-3 стеклообразующая композиция 6-8 α-глинозем остальное до 100%,