Электропроводный материал Советский патент 1993 года по МПК H01B1/14 

Заполнитель1-3

Гидрэтированное

силикатное вещество нестабильной

кристаллической

структурыОстальное

В известном материале в процессе гидратации портландцемента на поверхности электропроводных частиц, входящих в состав электропроводного материала, образуется гелевидная пленка толщиной 10-20 мкм, уменьшающая количество металлических контактов, обеспечивающих протекание процессов электропереноса, тем самым уменьшая электрическую проводимость и ее стабильность,

8 предлагаемом материале достижение цели связано с принципом контактного твердения. Процессы структурообразова- ния в заявляемом материале не связаны с гидратацией компонентов, а определяются физическим контактным4 взаимодействием между гидратированным силикатным веществом и частицами металла с сохранением их химического своеобразия при совместном уплотнении сухой смеси компонентов.

В результате этого количество металлических контактов, образующихся при упаковке металлических частиц, остается неизменным, что повышает по сравнению с прототипом электрическую проводимость композита. При длительном хранении материала отсутствие гидратационных процессов исключает изменение электрических свойств композиций.

Снижение средней плотности материала достигается тем, что используемые гидравлические силикатные вещества характеризуются более низкими значениями плотности (Горшков B.C., Тимашев В.В., Савельев В.Г. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. - М.: Высшая школа, 1981, с.335) по сравнению с безводными аналогами. Использование веществ с пониженными значениями истинной плотности обеспечивает снижение средней плотности материалов на их основе.

Электропроводный материал, содержащий менее 10 мас.% шлифовально-доводоч- ного шлама, характеризуется низкой электрической проводимостью в пределах 109-1013 Ом см и практически является диэлектриком, а содержащий более 70 мас.% шлифовально-доводочного шлама, имеет низкую структурную прочность. При этом формовочная смесь теряет свою пластичность, в результате чего, прессование затруднено ввиду повышенной склонности к перепрессовке и трещинообразованию.

В качестве силикатной составляющей электропроводного материала используют силикатные соединения, получаемые на основе следующих веществ: безводных веществ нестабильной кристаллической структуры, представленных щелочными, щелочно-щелочноземельными и щелочноземельными минеральными системами, к ним принадлежат известные вяжущи,е гидратационного твердения, а также побочные продукты производств типа гранулированных доменных и электротермофосфорных шлаков, нефелиновых шламов, топливных зол от сжигания сланцев и другие вещества,

5 обладающие в дисперсном состоянии контактно-конденсационными свойствами и, кроме того, способные самостоятельно гид- ратироваться водой с образованием системы водных образований нестабильной

0 структуры; безводных минеральных образований естественного происхождения, представленных гранитом, нефелином, мариуполитрм, перлитом, липаритом, базальтом, кремнеземом, опокой, трепелом и т.п., а

5 также отходами производств: топливными шлаками и золами, горелыми породами и т.п., способными вступать во взаимодействие с оксидами и1влочных и щелочноземельных металлов с образованием гидросиликэтов этих

0 металлов, обладающих контактно-конденсационными свойствами после частичного или полного обезвоживания.

В качестве электропроводной составляющей используют шлифовал ьно-доводоч5 ный шлам (ШДШ), который представляет собой отход шлифовки металлических изделий, содержащий в составе твердой части порошок металла с размером частиц не более 300 мкм в количестве 60-70 мас.% и

0 частицы абразива (в основном представленного оксидами алюминия и кремния) в количестве 30-40 мас.%. Жидкую часть составляют компоненты смазочно-охлаждаю- щей жидкости. Влажность шлама после

5 фильтрации 40-46%.

В качестве заполнителя используют любой из традиционно применяемых в бетоно- ведёнии заполнителей. Фрикционный состав заполнителя определяется в каждом

0 отдельном случае, исходя из размеров изготавливаемого изделия. Диэлектрический наполнитель аккумулирует выделяемую в материале тепловую энергию.

Технологический процесс получения

5 электропроводного металлосиликатного материала состоит из следующих операций: смешения компонентов и формования методом прессования. Формование осуществляют методом холодного двустороннего прессования в металлических пресс-формах

со шлифованной внутренней поверхностью при давлении не менее 20 МПа. Частички металла под давлением образуют каркас проводимости, а гидратированное силикатное вещество, распределяясь при прессовании, заполняет пространство между ними, создавая конгломерат кластерного строения.

С целью демонстрации преимуществ изобретения был изготовлен металлосили- катный электропроводный материал, содержащий в качестве металлической составляющей ШДШ, а в качестве силикатного вещества нестабильной кристаллической структуры дисперсные гидросиликзты кальция (Г СК) состава 0,8 СаО SI02 пНаО, природный анальцим состава NaaO 45Ю2 х х2Н20, нефелиновый шлам Ачинского глиноземного комбината при термовлажност- ной обработке при 90-95°С.

В качестве заполнителя использован кварцевый песок с размером частиц не более 5 мм, соответствующий ГОСТу 6139-78, с содержанием окиси кремния (SlCte) не менее 98%, содержанием илистых, глинистых и пылевидных примесей не более 1 %.

Образцы-цилиндры электропроводного материала получены двусторонним холодным прессованием сухой смеси компонентов при давлении 100 МПа, размером 32 х 32 мм.

Электрическое сопротивление материала измерено на модифицированном мосту переменного тока Р 577.

Составы сырьевых смесей и результаты испытаний приведены в таблице.

Представленные результаты свидетельствуют о том, что .полученный электропроводный материал характеризуется высокой электрической проводимостью в пределах 10 - 10 Ом см, стабильностью ее значений во времени и пониженной средней плотностью материала в пределах 1,23 - 2,54 кг/см3 по сравнению с прототипом.

Формула изобретения Электропроводный материал, содержащий силикатное вяжущее, заполнитель и электропроводный компонент, отличающийся тем, что, с целью повышения электрической проводимости, обеспечения ее стабильности и снижения средней плотности, он в качестве силикатного вяжущего содержит гидратированное силикатное вещество нестабильной кристаллической структуры, а в качестве электропроводного

компонента-шлифовэльно-доводочный шлам при следующем соотношении компонентов, мае. %:

Шлифовально-дово- до чный шлам10-70 Заполнитель 1-30 Гидратированное силикатное вещество нестабильной кристаллической структуры Остальное