Керамический материал Советский патент 1991 года по МПК C04B35/14 

Изобретение относится к производству керамических изделий, в частности к производству кварцевой керамики.

Известен керамический материал, включающий кварцевое стекло и нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Кварцевое стекло99,0-99,5

Нитрид бора0,5-1,0

Однако Для достижения пористости, близкой к нулю, необходима температура обжига 1280-1300°С при времени выдержки не менее 2 ч, что очень часто приводит к усиленно й кристаллизации кварцевого стекла и разрушению изделий. Кроме того, наблюдается значительная усадка керамики при обжиге, а также ухудшение характеристик литейного шликера из-за плохого смачивания частиц BN водой.

Наиболее близким к предлагаемому является состав огнеупорной массы, включающий следующие компоненты, мас.%: Кварцевое стекло78,1-82,2

Фосфат бора0,8-4,2

Полуводный гипс0,8-1,7

Гидролизат этилсили- ката15,3-16,0

Недостатком этого материала является низкая прочность, расчетная величина которой при изгибе составляет 0,3-0,5 кГ/мм (для кварцевой керамики прочность на изгиб в 2,5-3 раза меньше прочности на сжатие), что делает невозможным использование этого материала в конструкциях, работающих под нагрузкой. Кроме того, материал характеризуется высокой пористостью материала, которая обуславливает низкую прочность и которая, в случае повреждения образующейся при обжиге беспористой корки, способствует поглощению изделием атмосферной влаги со значительным ухудшением физико-технических свойств. При этом присутствующий в составе сульфат кальция при обжиге способствует кристаллизации кварцевого стекла.

Цель изобретения - увеличение прочности и снижение пористости керамики.

Керамический материал, включающий стекло и фосфат бора, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Кварцевое стекло93-95

Фосфат бора5-7

Данное содержание компонентов обеспечивает достижение поставленной цели за

4 О ГО

счет образования на границе раздела зерен кварцевого стекла и частиц ВРСм стеклофа- зы переменного состава, причем в процессе обжига ВР04 полностью переходит в образующуюся стеклофазу, Эти процессы сопро- вождаются увеличением объема системы и закрытием пор, так как образующаяся стек- лофаза имеет плотность ниже, чем у кварцевого стекла. В предлагаемом материале образование поверхностной корки, как в случае прототипа, не происходит, а спекание идет во всем объеме материала, Таким образом, указанное содержание компонентов придает материалу новые свойства - близкую к нулю пористость и более высокую прочность.

Снижение ВРСМ ниже граничного значения приводит к росту пористости до 2,6- 8,9% из-за недостаточного количества образующейся стеклофазы и ее более высо- кой плотности, а увеличение содержания добавки свыше 7 мас.% нецелесообразно, так как это затрудняет получение однородного материала и может привести к ухудшению физико-механических свойств изделий из-за падения прочности и роста термического расширения.

Пример. Материал был изготовлен путем введения расчетного количества BPQ4 в водный шликер кварцевого стекла,

который имел следующие параметры: плотность 1,85 г/см3, рН 5,2, условная вязкость {по истечению 100мл шликера)30с, частицы более 63 мкм 4-7%, частицы до 5 мкм 20- 30%. Шликер с добавкой В РСм перемешивали в течение 24 ч, после чего шликерным литьем формировали заготовки, которые сушили и обжигали по заданному режиму (время обжига 2 ч). Из обожженой керамики были изготовлены образцы для определения основных физико-технических свойств, была также определена плотность и пористость материала.

Свойства предлагаемого материала и прототипа приведены в таблице.

Предлагаемый состав обеспечивает увеличение прочности в 4-10 раз и снижение пористости на 2,2-23%, делая ее близкой к нулю.

Предпагаемый материал можно использовать в конструкциях; работающих под нагрузкой и во влажной среде.

Формула изобретения

Керамический материал, включающий кварцевое стекло и фосфат бора, отличающийся тем, что, с целью увеличения прочности и снижения пористости, он содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%: кварцевое стекло 93-95; фосфат бора 5-7.

Продолжение таблицы

Изобретение относится к производству кварцевой керамики. Цель изобретения - увеличение прочности и снижение пористости керамики. Керамический материал содержит, мас.%: кварцевое стекло 93-95 и фосфат бора 5-7. Прочность полученного материала на изгиб 2,4-3,0 кГс/мм2, пористость 0,04-0,16%. 1 табл.