Масса для изготовления керамических элементов Советский патент 1992 года по МПК B24D3/14 

Изобретение относится к производству абразивных инструментов и может быть использовано в машиностроении, инструментальной промышленности и других отраслях при изготовлении абразивных инструментов, в частности при изготовлении керамических гарнитур, используемых при обработке древесины.

Целью изобретения является повышение износостойкости керамических элементов мельниц для размола волокнистых материалов.

Цель достигается тем, что масса содержит в качестве абразива нормальный электрокорунд, в качестве порошкообразной связки - фритту, содержащую оксид циркония и оксид титана, и в качестве гелеобраз- ного кремнийсодержащего связующего - гидролизованный этилсиликат с содержанием 80-90% тетраэтоксисилана в исходной смеси гидролизата совместно с оксидом титана, при следующем соотношении компонентов, мас.%: нормальный электрокорунд

основа; фритта 7-9,5; гидролизованный этилсиликат 15-17; оксид титана 1,0-2,0.

Состав фритты следующий, мас.%: Si02 32,88; TI02 3,07; AI203 34,8; МдО 5,62; СаО 0,45; №20 4,95; К20 5,96; В20з 6,38; Zi20 1,05; РеаОз 0,14; Zr02 4,7.

Фритта, содержащая наравне с другими оксидами оксид циркония и оксид титана, совместно с гидролизованным этилсилика- том обеспечивает достаточно высокие физико-механические показатели изделий сразу после формования и особенно после сушки в результате равномерного распределения гидролизованного этилсиликата. содержащего 80-90% тетраэтоксисилана в гидро- лизате, между мельчайшими частицами фритты и хорошей адгезии связующей массы к крупному зерну абразива, в качестве которого используют нормальный электрокорунд IM; 100; 63; 50, что увеличивает значительно прочность сырца.

С целью регулирования процесса отверждения массы с использованием фритты,

XI Ю

О 00

Јь

00

содержащей в своем составе кроме щелочных и щелочно-земельных оксидов оксид циркония и оксид титана, рекомендуется использовать гидролизованный этилсили- кат при небольшом содержании подкислен- ной воды и 80-90% тетраэтоксисилана в гидролизате совместно с оксидом титана.

Связующая масса на основе гидроли- зованного этилсиликата с содержанием 80-90% тетраэтоксисилана не только рав- номерно распределяется на поверхности крупных абразивных зерен, но проникает в микротрещины и в микропоры абразивных зерен. В результате увеличивается адгезия связующей массы к абразиву и увеличи- вается прочность, а после термообработки в порах остается аморфный кремнезем совместно с добавкой оксида титана.

В процессе обжига керамическая связка прочно связывает зерна абразива за счет образования в приконтактной зоне на границе зерно-связка в микротрещинах и в микропорах новых фаз. Дополнительное введение совместно с гидролизованным этилсиликатом в состав массы оксида тита- на способствует развитию приконтактного минералообразования .и армированию связки иглами муллита, образованию муллита в микропорах абразивного зерна, иглы которого прорастают из зерна в связку и сшивают зерна абразива, что повышает прочностные характеристики изделий и увеличивает срок службы керамических гарнитур за счет уменьшения выкрашивания и растрескивания зерен абразивного напол- нителя.

Применение этилсиликата в составе масс для изготовления абразивного инструмента позволяет не только повысить адгезию абразивного зерна к керамической связке, но получать заданную пористость абразивного инструмента, что сказывается положительно на качестве волокон при переработке древесины, придать материалу абразивного инструмента равноплотность по объему и равномерность его структуре.

После термообработки частицы геля представляют собой сферические частицы весьма малого размера (от единиц до сотен мкм). В результате равномерно распреде- ленной пленки этилсиликат.ного связующего по поверхности зерен абразива образуется фрагментарная структура материала, представляющая собой матрицу из спеченной керамической связки с равно- мерно распределенными в ней абразивными зернами, сшитыми в местах контакта муллитовыми иглами. Вокруг зерен абразива образуются весьма мелкие сферические поры, стенки этих пор также покрыты муллитом. В целом матрица представляет собой пористое стекловидное вещество, пронизанное иглами муллита. Этилсиликатная связка проникает в поры и микротрещины абразивных зерен и армирует их иглами муллита. В результате происходит выравнивание КТР между зернами абразивного материала и керамической связки, снижаются напряжения.

Кроме того, образование вокруг абразивных зерен сферических пор повышает деформативность материала, в результате армирования зерен иглами муллита увеличивается жесткость закрепления зерен и уменьшается их износ. При использовании гидролизованного этилсиликата ярче проявляется демпфирующая способность пор.

Установлено, что использование в качестве абразива нормального электрокорунда № 100, 63, 50 фритты, содержащей кроме щелочных и щелочно-земельных оксидов циркония и оксид титана, и в качестве геле- образного связующего гидролизованного этилсиликата с содержанием 80-90% тетраэтоксисилана в гидролизате совместно с оксидом титана дает возможность повысить прочность сырца и усилить развитие приконтактного минералообразования на границе зерно-связка и армирование связующей массы, увеличить срок их службы при одновременно получении заданной высокой пористости изделий и достаточно высокой механической прочности.

Изделия изготавливают следующим образом.

П р и м е р 1. По 27% электрокорунда нормального фракции № 100,63,50 смешивают, а затем увлажняют смесью, состоящей из 16,5 мас.% гидролизованного этилсиликата, 1,5 мас.% оксида титана и 9 мас.% фритты. После тщательного смешивания в течение нескольких минут массой заполняют формы. Плотной укладки достигают вибрированием. Интервал твердения масс крупногабаритных изделий колеблется от 1 до 2,5 ч. Изделия сушат и обжигают при температуре не выше 1230°С.

Аналогично изготавливают образцы, состав которых указан в таблице.

Материал из масс предлагаемого состава практически обладает одинаковыми свойствами в пределах предлагаемого соотношения компонентов. Запредельные содержания гидролизованного этилсиликата с содержанием 80-90 мас.% тетраэтоксисилана в гидролизате и оксида титана или же резко снижает пористость, или же снижает прочность сырца в результате нарушения

приконтактного минералообразования и исключения армирования связующей массы.

Использование предлагаемого состава обеспечивает усиление развития прикон- тактного минералообразования на границе зерно абразива-связка и армирования связки при одновременном сохранении высокой заданной пористости абразивного материала и высокой прочности, что положительно оказывается на эксплуатационных свойствах керамической гарнитуры и качестве древесины. Срок службы изделий из предлагаемой массы увеличивается в 1,6-2,0 раза по сравнению с известными материа- лами.

Состав и свойства образцов указаны в таблице.

5 0 5

0

Формула изобретения Масса для изготовления керамических элементов, включающая абразив, порошкообразную связку и гелеобразное кремний- содержащее связующее, отличающая- с я тем, что, с целью повышения износостойкости элементов, масса содержит в качестве абразива нормальный электрокорунд, в качестве порошкообразной связки - фритту, содержащую оксид циркония и, оксид титана, в качестве гелеобразного крем- нийсодержащего связующего - гидролизо- ванный этилсмликат с содержанием 80-90% тетраэтоксисилана в исходной смеси гидро- лизата совместно с оксидом титана, при следующем соотношении компонентов, мас.%: нормальный электрокорунд-основа; указанная фритта - 7,0-9,5; указанный.гидролизованный этилсиликат 15-17; оксид титана 1-2.

Изобретение касается обработки древесины. Для повышения износостойкости элементов предлагаемая абразивная масса содержит в качестве абразива нормальный злектрокорунд, в качестве порошкообразной связки - фритту, содержащую оксид циркония и оксид титана, а в качестве геле- образного кремнийсодержащего связующего - гидролизованный этилсиликат с содержанием 80-90% тетраэтоксисилана в исходной смеси гидролизата совместно с оксидом титана при следующем соотношении компонентов, мас.% : .нормальный электрокорунд - основа, фритта - 7,0-9,5, гидролизованный этилсиликат 15-17, оксид титана 1,0-2,0. 1 табл.