Способ изготовления изделий из твердого электролита Советский патент 1980 года по МПК C04B35/44 C04B35/64 

Изобретение относится к производству изделий из твердого электролита, преимущественно полиалюмината натрия, и может использоваться в электротехнической промышленности, например при создании натрий-серных аккумуляторов и других источников тока с твердыми электролитами.

Известны способы изготовления изделий из полиалюмината натрия спеканием заготовки из предварительно синтезированного материала ПЬ

При этом выделение газообразных продуктов незначительно, однако, поскольку спекание ведут в инертном газе в молибденовом тигле, происходит взаимодействие материала заготовки с молибденом и имеет место большое испарение окиси натрия, повышение максимальной температуры спекания и ухудшение качества изделий.

Известен также способ изготовления керамических трубок из полиалюмината натрия 2, за ключающийся в том, что заготовку трубчатой формы из иолиплюмината натрия перемещают через зону нагрева за две минуты, разогревая до 1600-1900С со скоростью более 200°С в

М1шуту. При этом способе цилиндрический графитовый нагреватель, имеющий отношение длины к диаметру менее четырех, защищают от воздушной атмосферы оболочкой, состоящей из двух соосных керамических труб, загерметизированных по концам. Причем внешнюю керамическую трубу окружает индуктор, питаемый от генератора током высокой частоты, а через внутреннюю керамическую трубу перемещают спекаемое изделие.

Однако эксперимент показал, что перемещение тонкостенных заготовок трубчатой формы из полиалюмината через зону нагревателя приводит к их растрескиванию. Недостатком этого способа является также сложность изготовления узла нагревателя и ненадежность его в работе.

Наиболее близким техническим рещением к предлагаемому является способ изготовления трубы из полиалюмината натрия формованием заготовок и их термообработкой токами высокой частоты при температуре 1550-1800 С в течение, например 10 мини.

Однако, в этом случае синтез совмещен со спеканием, во время которого выделяются парообразные продукты, что объясняет инертность спекания, при этом образуются поры, снижается проводимость и прошость изделия, 4tQ не позволяет рекомендовать этот способ для изготовления изделий из полиалюмината натрия. Цель изобретения- обеспечение возможност изготовления из полиалюмината натрия дли1шы тонкостенных изделий трубчатой формь| и их высокого качества. Цель достигается тем, что в способе изготовления изделий из твердого электролита, преимущественно полиалюмината натрия, вклю . чающем формование изделий, их термообработку током высокой частоты при температуре 1500-1900°С в течение 15-30 мин и охлаждение, изделия формуют из предварительно синтезированного твердого электролита, термообработку осуществляют в воздушной атмосфе при помощи нагревателя, вьшолненного из хроммта лантана, модифицированного окислом щелочного элемента и имеющего отношение длины к диаметру 4-10, а нагрев проводят равномерно по всей длине со скоростью 1015°С мин и охлаждение с той же скоростью. Способ осуществляют следующим образом. Сформованные изделия из порощка синтезированного твердого электролита помещают в керамический тигель в засыпке из плавленного материала этого же электролита. Капсулу помещают в стакан из токоподводащей керамики, который ставят на подставку и вводят в индуктор, питающийся от генератора. Включают генератор. По заданному режиму увеличи ют мощность переменного тока, разогревают токопроводящий керамический стакан, и. наход щееся внутри него спекаемое изделие из твердого электролита до температуры 1600-1900°С с скоростью 10-50 . Температура замеряется пирометром. После выдержки в течение 15-30 мин при максимальной температуре уменьшают мощность тока, плавно охлаждая стакан и изделие с той же скоростью, что при liarpeBe. Предельная скорость разогрева 50°С в м нуту выбирается экспериментально, поскольку з скорость разогрева еще не приводит к деформации и растрескиванию спекаемого изделия. Минимальная скорость разогрева 10° С в мину ту выбирается из условия достаточно малого испарения окиси натрия из спекаемого образца, не приводящего к отклонению от заданног состава. Извлекая заготовку после термообработки из индуктора при 200-400°С экономят машинное время устройства, что повышает производительность труда. П р и м е р. Заготовку из синтезированно го полиалюмината натрия, сформованную в ви пробирки длиной 170 мм, внешним дааметром 16 мм и толщиной 1,2 мм помещают в керамический тигель из окиси алюминия большей длины и диаметра. Промежуток между внешней стеной спекаемой пробирки и тиглем заполняют засыпкой из плавленого полиалюмината натрия. Тигель с заготовкой устанавливают на огнеупорный кирпич и накпрьгеают сверху стаканом из хромита лантана длиной 200 мм и внутренним диаметром 30 мм, обеспечивая равномерный зазор порядл а 4 мм между стенками тигля и нагревателя. Затем этот узел нагревателя снизу вводят в индуктор соосно его спирали. Включают генераюр, увеличивая мощность тока высокой частоты. Разогревают заготовку до температуры 1800°С за 1 ч (скорость разогрева 30°С в минуту). Выдержка при максимальной температуре 20 мил, после чего уменьшают мощность тока, охлаждают спеченную заготовку примерно с той же скоростью, что и при нагреве до 300°С, после чего опускают подставку вместе с нагревателем, а в индуктор снизу вводят следующую зшотовку, подготовленную ана;1огичным образом. После свободного охлаждения на воздухе готовое изделие длиной 150 мм, внешним диаметром 14 мм и толщиной стенки 1 мм вынимают из засыпки. Полученная пробирка из полиалюмината натрия, благодаря равномерному нагреву по длине в среде, препятствующей испарению окиси натрия из заготовки, обладает на всех сечениях одинаково высокими свойствами по прочности, плотности, термостойкости и проводимости. Изделия из твердого электролита по предлагаемому способу могут быть использованы при создании натрий-сернь1х аккумуляторов и других источников тока с твердым электролитом. По сравнению с известными предлагаемый спо- соб повьпиает производительность труда более чем на 30%. Формула изобретения Способ изготовления изделий из твердого электролита, преимущественно из полиалюмината натрия, включающий формование изделий, их термообработку током высокой частоты при температуре 1500-1900 С в течение 1530 мин и охлаждение, отличающийс я тем, что, с целью обеспечения возможности изготовления длинных тонкостенных изделий трубчатой формы и их высокого качества, изделия формуют из предварительно синтезированного твердого электролита, термообработку осуществляют в воздушной атмосфере при помощи нагревателя, вьшолненного из хромита лантана, модифицированного окислом щелочного элемента, и имеющего отношение д.1ины

57110086

к диаметру 4-10, нагрев проводят равномерно1. Авторское свидетельство СССР

по всей длине со скоростью lO-SOC в мину- N 461081, кл. С 04 В 35/10. 1975.,

ту и охлаждение с той же скоростью.2. Патент Великобритании №1.297.373,

Источники информации,5 3. Патент Франции № 2.284.579,

.принятые во внимание при экспертизекл. С 04 В 35/10, опублик. 1976.

кл. С 1 J, опублик. 1972.