Шихта для изготовления вакуумплотной керамики Советский патент 1980 года по МПК C04B35/486 

Изобретение OTHOCUI-CSS к огнеупорной и керамической гфомышленности и может быть использовано для изготовления спе циальной конструкционной керамики, кс- пользуемой в электрохимических системах на основе твердых электролитов из например, в электролизерах для получения кислорода и водорода из паров веды, СО в кислородных Hacociix, высокотемпературных топливных элементах. Известна ши.хта для получения конст рукционной керамики, включающая окись кальция и двуокись циркония при следующем соотношении компонентов, % вес: Двуокись циркония77 8О Окись кальция2О-.23, i. Наиболее близкой по технической сущ ности и достигаемому результату являет- сяшихта для изготовления высокоогнеупорного материала, включающая алюмомагнеавапьнуюшпиндель идвуокисьииркония 2J. Однако материалы получаемые из этих масс обладая достаточной вели;чиной ел5ктросопротивлениЯ( tкeют значитэль- ное различие коэффициентов термического расширения с материалом на контакте с которым он должен находиться, что приводит к возникновению трещин и. нарушению газоплотности конструкции/ Цель изобретения - повышение надежности эксплуатации электрохимических систем за счет обеспечения величины коэффициента термического расширекчя при (10,2-11,0) 1О град, а удельного электросопротивления (1,7- 3,5) ,см Поставленная цель достигается тем, что ши.хта для изготовления вaкyy шлoт- ной керамики, включающая алюмомагнезиальную шьинель и двуокись циркония, содерхшт двуокись циркония стабилизированную окислами редкоземельньсх элементов при следующем соотношении компонентов, вес.%: Алюмомагкезиальная ишинель 23-35 Двуокись циркония стабилизированная окислами редкозймель- ных элементов65-75,

37

Наилучшие эксплуатациоиньш свойства керамики получают прк использовянии твердого pacTBoj-iiT двуокиси циркония с редкоземельными окислами фракций 3-8 мкм, а олюмомахнезиальной плш- нели фракдии 1-3 мкм,

Новое сочетание компонентов в заявляемых пределах обеспечивает повьшшцие надежности электрохимических систем так как коэффициент термического расширения вакуумплотных изделий близок к к.Тор твердого электрол.итае

Это объясняется тем, что в процессе термообработки изделий происходит образование эвтектического соединения из алю МО магнезиальной олшнели и твердого раствора, который обволакивая зерна последнего, образует блокирующую непроводящую оболочку, всл ;дствиг; чего, в целом электросопротивление и к,т.р. получаемого вещества повышаются до требуемых значений. Использование порошков исходньрс материалов (шпинель и твердого раствора) в заданном соотношении, с указанным размером частиц, позволяет получать изделия с необходимой структурой и воспроизводимыми Характеристиками, Издопие получают следующим образо, орошок твердого раствора двуокиси циркония, стабилизованной окисью иттрия

64

загружают в Ь1еталлкч.. молыпшу и размалывактг в течение GO час до размера кристсшлитов 8-3 мкм (ко ггроль размера кристаллитов осуш ествляли под микроскопом) при соотношении - материал; uiapbu ЕОДЬР 1:2:1,

Порошок алюмомагнезисШьной и:иин ли загружают в металлическую мельницу и :зазмапыБаЮТ в течение 30 час до раз™

мера кристаллитов 5-3 tvCKM

После помола водные суспензии тБе{) дого раствора двуокиси циркония, стабилизированной ОКИСЬЮ иттирия и алюмо- мегнезиальной шгтнвли вьхгружают в фвр- форовую емкость (соотношение смешиваемых компонентов;

б5-75вес„7с .O,

35-2 5% в ее,% MIT А е

для отмывки от намилотого жЕзлеза (химического обогаи;ения) в соляно-кис- лом растворе Из осадка материала после помола и химического обогащения отби- рают пробу и прессуют образцы размером 10x10 мм при кг/см, которые спекают при 1600 С„

Котшретные состевы и свойства полученных из них: образцов представлены в

таблицее

Состав

8 О% в PC. Z г О,, +2 0% СаО

MgA(2,,0

70 вес,% ZrO.Oj, + 30 вес.% ,

65 вес.% ZrO..0.,, + 35 вес.%

75 вес.% + 25 вес,% Мд;ДС О

t-0,+ 1 6 вес.% Ч.О..

31/711

R 7

2,а 10

1(,L2

1з71С-- 11,,0

3,510 Удельной электросопротквлециа иэм яли контактным методом при помощи моста переменного тока на частоте 1000 ГЦ с интервале 800-1400 С на воздухе со скоростью подъема Параплопьно определяли величину коэффицкента термического расширения {к,т.р. ) на образце размером 55х10.х дЦО мм, спрессованном из материала отобранной пробы при p« 10OOO кг/см с помои-шю кетспеченном при ,0,. тетометра КМ от о до 1300 С со скоростью подъема ормула изобрете 1. Ши-хта для изготовления вакуумплотной керамики, включающая алюмомагнезигэтьную шпинель и двуокись ийрК знкЯ( стл и чающаяся теК;, что с целью повы1:ения надегкности эксплуатации электрохимических систем за счет обеспечения величины коэффицие та термического расширения npfi lOOO () , a удельного электросопротивления (l,7-3p5)« lO . она содержит двуокись цикрония стабили- зированщао окислами редкоземельных элементовг при следующем соотношении компонентов в вес„%: 25-35 Алюмомшнезиальная шпинель Двуокись циркония, стабилизованная окислами редкозе65-75. мельных элементов 2, Шахта по п. 1, с т л и ч J-U а я с я теМ} что она вы1ючает алюмо- гЛБГнэзиальную шпинель фракции 1-3 мкм э двуокись дирконкяг стабнлиаированнуп окислами редкоземотЕьных элементов, фра1ЩйИ 3-8 мкм. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1в Отчет НИР Разработка технологии ш.готовпания твердого электролита и онструкционной керамики. Регистр. 607735„ с. 103-120. 2о Патент Великобритании № 1281154, Jif С 1 J., опублс 1972.