Термопластичная связка для оформления керамических деталей горячим литьем под давлением Советский патент 1983 года по МПК C04B35/632 

Изобретение относится к составу термопластичных органических связок для формования керамических деталей методом горячего литья под .давление и может быть использовано в электро ной, радиотехнической, электротехнической, авиационной и других областях техники при изготовлении керамических деталей различного назна чения: изоляторов, выводов и 8ВОДОВ энергии, подложек и т.п. Известно использование в качестве термопластичных органических свя I3OK для горячего литья сплавов на основе парафина с поверхностно-активными веществами (ПАЗ): воском, олеиновой, стеариновой, пальмитинов кислотами и т.п. - которые вводятся в керамические массы, как правило, в преде71ах 10-16%, В зависимости от дисперсности и состава минерального пороижа TI 3 Известна также комбинация на основе парафина с использованием в ка честве ПАВ воска пчелиного и олеино вой кислоты Sj, Наиболее близким к изобретению является состав, в котором повышено содержание ПАВ: воска пчелиного 1215%, олеиновой кислоты 7-8% б. Самой ответственной технологичес кой операцией при получении качественных деталей, оформленных горячим литьем, является удаление (пиролиз) органической связи. При известной технологии керамикиудаление связки (предварительный обжиг) осуществляет ся в адсорбенте при длительных ступенчатых режимах, продолжительность кЬторых колеблется от 10 ч до нескольких суток, в зависимости от конфигурации, размеров деталей и дне.персности минеральной составляющей 4l и 3. Недостатком указанных составов связок является ограничение по возможности получения деталей с большой толщиной стенки или сплошных больших габаритов. Причем для каждого материала максимально возможная толщина стенки для годных изделий обратно пропорциональна дисперсности минеральной композиции lj и з и составляет, например, 40 мм для стеатитовой керамики (СК-1) , полученной,. из сырья дисперсностью 2500-3500 см/г или 4 мм для керамики на основе . нитрида алюминия (Нитал-17), полученной из шихты дисперсностью 1000014000 CMVr. Уменьшение скорости нагрева в предварительном обжиге и изменение составов связок в указанной системе парафин - ПАВ не приводит к положительным результатам; Практически 100% деталей, имеющих толщину стенки более указанной для соответствующего материала, бракуется по наличию трещин, расслоений, рыхлот. Брак толстостенных деталей при удалении связки объясняется ме:: .низмом ее удаления. Основными причинами брака являются следующие одновременно идущие процессы 1 и Г2. Для полного пиролиза связки необходим постоянный доступ кислорода по всему сечению деталей. Кислород доставляется воздухом (при омывании деталей) в процессе обжига, в толстостенных деталях к внутренним слоям доступ воздуха затруднен, в связи с чем высокомолекулярные органические соединения, не получая достаточного количества кислорода, разлагаются с выделением большого количества газообразных продуктов, которые разрушают деталь. При затрудненном доступе воздуха происходит также сухая перегонка органических веществ (коксование). Причем процесс коксования для толстостенных деталей начинается в интервале интенсивного удаления связи. Продукты коксования закупоривают поры изделия, тем тормозя удаление связки, что и приводит к разрушению последних. При нормально протекающем процессе удаления связки коксование идет на последних стадиях удаления связки (180240/ 0), когда ее остается 1-2%, и удаление такого малого количества связки не сказывается на качестве деталей. Целью изобретения является повышение аыхода годных и -обеспечение возможности увеличения толщины стенки деталей в 1,5-2 раза. Поставленная цель достигается тем, что термопластичная связка,включающая парафин, воск пчелиный, олеиновую кислоту, дополнительно содержит сублимационный клей на основе фреона и алкилбензола при следующем соотношении компонентов, мас.%: Парафин27-46,5 Воск пчелиный 5,2-9,0 Олеиновая кислота2,8-4,8 Клей сублимационный на основе фреона и алкилбензола 40-65 За счет более раннего в сравнении с парафином началом сублимации (испарения) клея расширяется температурный интервал удаления связки в самом опасном участке. Так, при удалении традиционных парафиновых связок их наибольшее количество (60%) удаляется в интервале ЮС-ЗОО с, как раз в этом интервале и происходит разрушение детали: треск, вспучивание -и т.п. Введение сублимационного клея расширяет температурный интервал

опасного участка при удалении связк почти в 2 раза. Начало сублимации клея и интервсш удаления всей связки расширяется до (30200 0), против для парафина. Кроме того, клей, удаляясь раньше парафчна, как бы прокладывает ему ходы, по которым и уходит парафиновая связка.

Предлагаемое количество клея в составе связки обосновано тем, что минимальное количество клея - это предел,когда начинает скээьшаться положительный эффект при удалении связки из толстостенных деталей; масимальное количество - это предел, выше которого значительно ухудшаютс литейные качества термопластичных шликеров.

Пример 1. Перед приготовлением шликера взвешивают компоненты :связки в требуемом соотношении.

Готовят цшикер из массы 22ХС (дисперсность 4500-5500 ) . В предварительно прогретуюс шарами мельницу горячего смешения (МГС)/ при соотношении материал: шары 1:1, загружают прокаленный при 400С поршок, предварительно охладив его до lOO-llO C, и компоненты связки. Вре смешения 4-5 ч. Температура шликера TS-SO C.

Из приготовленного шликера горячим литьем оформляют конус (толщина в отливке 35 мм) и цилиндр (сплошной) диаметром 55 мм при давлении 2,0 атм и температуре . Причем время выдержки конуса 120 с, а цилиндра - 65-80 с.

Отлитые детали поступают на операцию предварительного обжига, окончательный обжиг проводят в горновых печах при 1650°С с выдержкой 4-5 ч.

Пример 2. Готовят шликер из ассы Сапфирит-16 (дисперсность 000-8500 ) .

Прокалку массы СаПфирита- 6 проодят до ЬОО°С .

Приготавливают шликер аналогично римеру 1,

Методом горячего литья аналогично римеру, оформляют цилиндр (толщина в отливке 18 мм), время выдержки 30 с.

Предварительный выжиг в печи пеиодического действия 72 ч до с подъемом температуры по 10-20°С в час и выдержками 2-3 ч в интервале емператур 100-300 С.

Окончательный обжиг в горне до 1750С.

Пример 3. Перед приготовлением шликера взвешивают компоненты связки в требуемом соотношении.

Готовят шликер из массы Нитал-17 (на основе нитрида алюминия, дисперсность 11-13000 ) .

Сушку массы Нитал-17 проводят до 110-120с.

Приготавливают шликер аналогично примеру 1.

Методом горячего литья под давлением оформляют стержни (в отливке диаметр 8 мм) при давлении 2,0 атм и температуре , время вьддержки 25-30 с.

Предварительный выжиг в печи периодического действия в среде азота 72 ч до 800-850с С подъемом температуры по 10-20 С в час и выдержками 2-3 ч в интервале температур ЮО- ..

Окончательный отжиг в печи СШВЛ до 1850°С 1 ч в среде азота.

Полученные данные представлены в таблице.

ш

о оо

Ч)

1Л

о

tn

о

Ч

п

оооо«

о г« J

г1ЛtoгЧч- I

tI)

1Л VO

ш

опо

in о

1Л

о

о

(Л

«ъ

fO 1Л

ts

т

1024438

Изобретение обеспечивает расшире-изоляторов при увеличенной толщине

ние ассортимента деталей с толщинойстенки и меньших габаритах деталей;

стенки в-1,5-2,5 раза большей, чемвозможность создания сложных и более

изготовленные на известной термо-надежных металлокерамических узлов

пластичной связке; увеличение элект-и керамических конструкций различных

рической прочности керамических5 габаритов и конфигураций.

ТЕРМОПЛАСТИЧНАЯ СВЯЗКА ДЛЯ ОФОРМЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ГОРЯЧИМ ЛИТЬЕМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включающая парафин, воск пчелиный, олеиновую кислоту, отличающаяся teM, что, с целью повышения выхода годных и обеспечения возможности ув гличения толщины стенки деталей в 1,52 раза, она дополнительно содержит сублимационный клей на основе фреона и алкилбензола при следующем содержании компонентов, мас.%: Парафин27-46,5 Воск пчелиный 5,2-9,0 Олеиновая кислота 2,8-4,8 Сублимационный клей на основуjg фреона и алкилбензола 40-65