Электропроводный керамический материал Советский патент 1983 года по МПК C04B35/50 

(54) ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение огносигся к высокоог{1еупорным электропроводным керамическим материалам, которые могут быть использованы в энергетике,(токовыводы электр дов) в огнеупорной промышленности (нагреватели), а также в качестве конструк ционного материала в термонапряженных высокотемпературных агрегатах с окисли тельной атмосферой. Рабочая температура материала до ISOd С. г Известны высокоогнеупорные керамиче кие материалы, обладающие высокой элек тропроводностью, например состав на основе твердого раствора ZrO -yiOa,-СеОх 1 содержащий, мол.%:, . ZHO-i.85-92 СеОа6-12 Однако указанный состав в интервале температур ниже 12ОО°С имеет удельНое сопротивление порядка ЗОО ом «см, что ограничивает область его применения Известен также керамичевкай материал на основе двуокиси церия, имеющий высокую электропроводкость С 2J Од нако этот материал имеет небольшую термическую стойкость, что ограничивает область его применения. Малая термостойкость керамики на основе СеОл обусловлена ее повышенной активностью к спеканию. .Регулировать интенсивность спекания стандартными методами, например подбором гранулометрического соств ва, очень трудно. Наиболее близким к предложенному П технической сущности и достигаемому результату является электропроводный керамический материал 3,включающий в мол.%: СеО2.85 Mg-O15 Недостатком этого материала явпяются сравнительно низкие термостойкости и электропроводность при температурах о . Цель изобретения - повышение гермостойкрсги и электропроводности при темп ратурах по . Поставленная цепь достигается тем, что электропроводный керамический материал, содержащий СеО и MgO, дополнительно содержит при следующем соотношении компонентов, вес.%: GeO-i8О-95 MOO2-10 Если содержание CeO более 95 вес.% ;то получается нетермостойкая структура из-за активного спекания твердого раств ра. ЕСЛИ содержание СеОд, менее ВО вес. то падает электропроводность материала по сравнению с прототипом. Если содержание N62. г,в твердом растворе СеО- более Ю вес,%, то рабочая температура материала значительно уменьшается. ЕСЛИ содержание Nd OaMeHee 3 вес. то электропроводность материала значительно уменьшается. Если содержание MtfO менее2 вес.% то структура получается нетермостойкой ЕСЛИ содержание более 10 вес.% то .снижается электропроводность матери ала по сравненшо с прототипом. Для получения сплава готовят девят смесей ингредиентов. Образцы керамики готовят по следую щей технологии: Осуществляют смешение исходных порошков СеО и . в заданных со отношениях в барабанном смесителе в течение 2 ч., затем прессуют брикеты обжигают их в воздушной атмосфере при и выдержке 54. Проводят дро ление брикетов синтезированных твердых растворов и рассев материала на фракции Смеишвают гранулометрические составы в следующих пропорциях, %: 0,6-0, 3,2-0, г2Г, 0,06-0,0325 К полученному составу добавляют определенное количество MgO ( 2-1.О вос.%) дисперсностью 20 мкм. Прессуют образцы в виде цилиндров высотой 12 ктм и диаметром 12 мм. Образцы обжигают п воздушной атмосфере при температуре 1700 С и выдержке 5 ч. Примеры составов и свойства полученного материала в сравнении с прототипом представлены в таблице. Термостойкость оценивают по количеству воздушных теплосмен 1200-20 С, приводящих к разрушению образцов. Электропроводность измеряют на переменном токе 1ООО Гц двухзондовым методом при негреве на воздухе от 50О до 1250 С. Как видно из таблицы , при введении оксида неодима в диоксид церия увеличивается термостойкость материала, что позволяет реально создавать высокотемпературные нагреватели и электроды МГДГ, способные работать в условиях резких перепадов температуры окружающей среды (в случае МГДГ) или при большом температурном градиенте на самом образце керамики ( в случае высокотемпературных нагревателеГт); увеличивается проводимость керамики при низких температурах, что дает возможность ее элект гоконтакта с металлическими контактами; проводимость имеет ионный характер, что необходимо для переходного слоя в многослойном электроде МГДГ и для ряда нагревательных элементов. Значительная электропроводность материала позволяет подключать его в сеть в качестве нагревателя и производить нагрев до 2000 С без предварительного пазогрева самого нагревателя.

rrt -ч.

1t

О О

о

«

см

Vci

ь

О

н

И

ч

о

to

н

со

ю

о

тЧ

S

со

о

ю 00

(О

о

О)

5

Формула из обретения

Элекгропроводный керамический маге-, риал, содержащий СеО и MgO, о г л и i чающийся тем, что, с целью повышения его термос гойкосги и электропроводности при температурах до 750 С он дополнительно, содержит .О при Следующем соотношении компонентов, вес.%:

Ce0.jL80-95

MgO2-1О

NidiO 3-10

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР. № ЗОбЮб, кл. С 04 В 35/48, 1971. 2. Полубояринов Д. Н.,Шапиро Е. Л.

и др. Об изменениях электропроводности и скорости ползучести спекшейся керамики из СеО/2.при ее восстаповлении. Неорганические материалы, 1966, № 2, - с. 336-342.

3. Труды ин-та электрохимии Уральско,го филиала АН СССР, I960, вьш. 2, 111-118.