Изобретение относится к способам получения корундового керамического материала, предназначенного для изготовления изделий из конструкционной керамики с повышенными статическими нагрузками.
Известен способ получения высококачественной конструкционной корундовой керамики со стеклодобавкой - минерализатором, содержащим оксиды кремния, кальция и бора в массовом соотношении 1:1:1 и спеченным при 900-1000°С. При этом шихта дополнительно содержит фторидосодержащую добавку в количестве 0,5-1 мас.%., а обжиг керамики проводят при температуре 1500-1550°С (пат. №2119901, МПК С04В 35/10, С04В 35/18, от 10.06.97, опубл. 10.10.1998 г.). Недостатком известного способа является повышенная температура обжига керамики.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения корундового керамического материала, предназначенного для изготовления изделий из конструкционной керамики со стеклодобавкой минерализатором, содержащим оксиды магния, кальция, кремния и бора при массовом соотношении 0,5:0,5:1:1 (пат. №2171244, МПК С04В 35/111, от 10.04.2000, опубл. 27.07.2001 г.). Обжиг керамики проводят при 1440-1460°С, а шихта имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:
Недостатком наиболее близкого к заявляемому известного способа является повышенная температура обжига керамики (1440-1460°С), а также необходимость предварительного спекания стеклодобавки - минерализатора (8-12 мас.%) при достаточно высоких температурах 900-1000°С. Использование высоковязкой минерализующей добавки - стеклобоя (вязкость в температурном интервале обжига керамики 106 Па·с) в незначительной степени способствует переводу процесса спекания в область более низких температур.
Задачей предлагаемого способа является получение корундовой керамики, имеющей более низкую температуру спекания при повышенных прочностных характеристиках.
В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения.
Существенные признаки изобретения заключаются в том, что глинозем смешивают с минерализатором в виде хлоридов щелочных и щелочеземельных металлов КСl, MgCl2, LiCl, CaCl2, NaCl, BaCl2, характеризующихся вязкостью от 1 до 5 Па·с и поверхностным натяжением (50-250)·10-3 Н/м в температурном интервале обжига керамики в количестве 1-2 мас.% по катион-кислородному компоненту, приготовление спека осуществляют при температуре 1300°С, а обжиг проводят при температуре 1350-1400°С.
Минерализующие добавки в глинозем вводили с учетом эквивалентного содержания в них минерализующего компонента (катион-кислородного компонента). Фактическое соотношение количества введенного минерализатора и количества катион-кислородного компонента в нем приведено в таблице 1. При этом сравнение минерализующего эффекта в зависимости от вязкости и поверхностного натяжения добавок осуществляется по одинаковому количеству введенных с минерализатором оксидов металлов.
Использование минерализатора с вязкостью от 1 до 5 Па·с и поверхностным натяжением (50-250)·10-3 Н/м в температурном интервале обжига керамики обеспечивает существенное снижение температуры обжига за счет образования жидкой фазы высокой реакционной активности с низкой вязкостью и низким поверхностным натяжением расплава минерализатора. Содержание минерализатора в заявляемых количествах (1-2 мас.% по катион-кислородному компоненту) обеспечивает существенное повышение прочностных характеристик.
Способ осуществляется следующим образом. Глинозем и минерализатор с вязкостью от 1 до 5 Па·с и поверхностным натяжением (50-250)·10-3 Н/м в температурном интервале обжига керамики в количестве 1-2 мас.% по катион-кислородному компоненту тщательно измельчают до фракции 1-3 мкм и смешивают в заявленном соотношении. Полученную шихту синтезируют при температуре 1300°С и вновь измельчают, преимущественно в вибромельнице. Из полученной шихты формуют образцы при давлении формования 80-100 МПа, а далее обжигают при температуре 1350-1400°С.
Данные по виду минерализатора, его содержанию в керамической массе, температуре спекания и прочностным характеристикам обожженных изделий по заявляемому способу в сравнении с прототипом представлены в табл.1. Обоснование оптимального количества минерализатора по заявляемому способу представлено в табл.2 и приведено по отношению к самой эффективной минерализующей добавке КСl, обладающей минимальной вязкостью (вязкость 1 Па·с в температурном интервале обжига керамики).
Анализ данных табл.1 свидетельствует о перспективности использования при получении корундовой керамики минерализующих добавок, характеризующихся вязкостью от 1 до 5 Па·с и поверхностным натяжением (50-250)·10-3 Н/м в температурном интервале обжига керамики. Использование высоковязких минерализующих стеклодобавок (вязкость в температурном интервале обжига керамики - 106 Па·с) не обеспечивает преимущества по температуре спекания и показателям прочности при изгибе в сравнении с низковязкими минерализаторами, заявляемыми в способе. Низковязкие минерализаторы образуют высокоподвижную, маловязкую и однородную жидкую фазу, что в свою очередь приводит к более раннему созреванию материала, активации процесса формирования основной кристаллической фазы - корунда и, как следствие, повышению качества изделий при более низких температурах спекания.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ | 2019 |
|
RU2728911C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ | 2012 |
|
RU2494994C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ | 1997 |
|
RU2119901C1 |
Шихта на основе оксида алюминия и способ ее получения | 2021 |
|
RU2775746C1 |
ШИХТА НА ОСНОВЕ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЧНОЙ КЕРАМИКИ | 2019 |
|
RU2730229C1 |
Способ изготовления керамического защитного элемента системы гамма-каротажа роторных управляемых систем (варианты) | 2022 |
|
RU2798534C1 |
Способ получения конструкционной керамики на основе оксида алюминия | 2022 |
|
RU2789475C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ | 2000 |
|
RU2171244C1 |
Способ получения реактивного альфа-оксида алюминия | 2022 |
|
RU2791045C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ | 2006 |
|
RU2322422C2 |
Изобретение относится к способам получения корундового керамического материала, предназначенного для изготовления изделий из конструкционной керамики с повышенными статическими нагрузками. Согласно изобретению глинозем смешивают с минерализатором, характеризующимся вязкостью от 1 до 5 Па·с и поверхностным натяжением (50-250)·10-3 Н/м в температурном интервале обжига керамики в количестве 1-2 мас.% по катион-кислородному компоненту, получают спек при температуре 1300°С. Спек измельчают, прессуют и проводят обжиг при температуре 1350-1400°С. В качестве минерализующей добавки используются хлориды щелочных и щелочноземельных металлов КСl, MgCl2, LiCl, CaCl2, NaCl, BaCl2. Техническим результатом является понижение температуры спекания керамики при одновременном повышении предела прочности при изгибе. 2 табл.
Способ получения корундовой керамики, включающий измельчение и смешивание глинозема с минерализующими добавками, получение опека, его измельчение, прессование и обжиг керамики, отличающийся тем, что глинозем смешивают с минерализующими добавками в виде хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов КСl, MgCl2, LiCl, CaCl2, NaCl, BaCl2 с вязкостью от 1 до 5 Па·с и поверхностным натяжением (50-250)·10-3 Н/м, в температурном интервале обжига керамики в количестве 1-2 мас.% по катионкислородному компоненту, спек получают при температуре 1300°С, а обжиг керамики проводят при температуре 1350-1400°С.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ | 2000 |
|
RU2171244C1 |
SU 228584 A, 18.03.1969 | |||
Способ изготовления керамики | 1972 |
|
SU460273A1 |
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
US 4799938 A, 24.01.1989. |
Авторы
Даты
2010-12-10—Публикация
2009-07-20—Подача