CS195426B1 - Polotovar pro výrobu kysličníkové keramiky - Google Patents

Description

Vynález se týká polotovaru pro výrobu kysličníkové keramiky, zejména transparentní.

V současné světové technice nabyly velkého významu keramické materiály, které jsou v podstatě tvořeny čistými kysličníky, a které byly s úspěchem využity v mnoha průmyslových i vědeckých oborech. Důvodem pro jejich zavedení jsou zejména výhodné vlastnosti kysličníkové keramiky: vysoká tepelná vodivost, velká tepelná odolnost vůči teplotám vyšším než 1 950 °C ve vzdušném prostředí a vyšším než 1 600 °C ve vakuu,při kterých nedochází ani k deformacím, ani ke strukturálním přeměnám; zvýšená odplyňovací teplota; velký měrný elektrický od^or i za vysokých teplot; velký povrchový odpdr; vysoká vzdornost vůči působení chemikálií a u kysličníku hlinitého a kysličníku berylnatého také velmi dobrá odolnost vůči náhlým změnám teploty /W. Espe: Technologie hmot vakuovej techniky, XI. díl., VSÁV Bratislava 1960,

688 až 689/.

V souvislosti s rozsáhlým využíváním kysličníkové keramiky se stupňují také nároky na kvalitu hotových výrobků, zejména na jemnost struktury a na nízký stupeň pórovitosti konečného výrobku. Protože na rozdíl od silikátových keramik kysličníkové keramiky neobsahují p1 astiflkátory , dochází při vypalování kys1 i čníkových keramik ke zhutnění téměř výhradně rekrystalizaci, to je přeskupením za vysokých teplot v rozmezí 1 800 až 2 000 °C , výjimečně až 2 200 °C. Uvedená rekrystalizace může být ovlivněna vhodnými přísadami, přidávanými v relativně malých množstvích, které při vypalování podporují vznik určitých druhů krystalů. Tak například

R. Russel /The Electrical and Technical Ceramic Industry of Germany, FIAT Report No. 617 /1974/ London/ uvádí keramiku patřící do skupiny DIN 610,. která mimo kysličník hlinitý obsahuje pro zvýšení tvrdosti 2,0 až 2,5 7, hmot. kysličníku chromitého.. Při tom čím je menší výchozí zrno suroviny, to je čím větší je jeho povrchová energie, tím snadněji a rychleji procí.há r ekr y s t al i zace , a také tím větší je smrštění a měrná hmotnost dosažená vypalováním. Za předpokladu, že dokonale spečený kysličník - to je korundová keramika - je hutně dobře vypálen, střep o malé tlquštce je mírně průsvitný.

Před slinováním je nutno materiál zhutnit slisováním, nebot materiály málo zhutněné slinují za stejných podmínek pomaleji /C. A. Bruch: Sintering Kinetics for High Density Alumina Process. Bulletin Amer. Cer. Soc. 41/1962/ 12, 799 až 806/. Kinetika slinování je ovlivněna velikostí slinujících částic -.úbytek pórovitosti při stejné teplotě a stejné době jejího trvání je nepřímo úměrný velikosti částic /S. Chýlek: Korundové materiály s řízenou mikrostrukturou. Sklář a keramik XXV. /1975/ 370/.

Z uvedeného vyplývá, že je účelné, aby do práce byla vzata prášková surovina co nejjemnější, z které se při současné rekrystalizaci vytvoří co nejmenší krystalky.

V případe korundových materiálů jsou vhodné částice kysličníku hlinitého o velikostí nejvýše 1 až 3 mikrometry, které po zhutnění a slinování poskytnou střep o pórovitosti nejvýše 1 až 2 7₀ obj. Jestliže se pórovitost úplně odstraní, respektive zamezí jejímu vzniku, dosáhne se transparentní střep.

• Při dosavadním způsobu práce korund vytavený v elektrickém oblouku se zbaví železa v odlučovači, nato se po dobu cca 24 hodin propírá 10 až 15% kyselinou solnou za současného vyhřívání vodní parou, a po promytí destilovanou vodou se přidává 0,5 % hmot. fluoridu hořečnatého jako mineralizátoru. Dokonalé rozptýlení tohoto mineralízátoru ve hmotě a celý způsob výroby tohoto polotovaru je dosti pracný, přičemž navíc částice korundu nejsou stejnoměrné a liší se tvarem i velikostí.

Ukázalo se proto jako účelné a výhodné, aby byl vyřešen práškový polotovar pro kysličníkové keramiky a způsob jeho výroby, který nebude mít nevýhody dosud známých polotovarů, a který bude možno snadno vyrábět na běžně dostupných zařízeních. Uvedené cíle jsou dosaženy tímto vynálezem, jehož předmětem je polotovar pro výrobu kysličníkové keramiky.

Podstatou vynálezu je složení polotovaru, který obsahuje více než 60 % hmot. částic o kruhovém nebo elipsovitém průřezu sestávajících z 99,95 až 95 % hmot, látky zvolené ze skupiny zahrnující kysličník berylnatý BeO, kysličník hlinitý AI2O3, kysličník hořečnatý MgO, kysličník thoričitý Th02> kysličník zirkoničitý Zr02 a odpovídající hydroxidy, a z 0,05 až 5 % hmot. příslušného mineralizátoru ve formě hydroxidu, počítáno jako oxid. Částice mohou mít velikost 1 až 15 mikrometrů, mohou však být také tvořeny shlukem zrn o velikosti ztna 0,1 až 1 mikrometr.

Vynález využívá poznatku, že pomocí výše uvedeného výrobku se může regulovat struktura kysličníkové keramiky v poměrně širokém rozmezí hodnot. Tak například se může získat korundový materiál sestávající z izometrických zrn o velikosti od 0,6 do nejvýše 3 mikrometrů, který má hodnoty porovítosti maximálně 1 až 2 % obj. Jako mineralizátoru lze používat různých látek, mezi které patří například kysličník hořečnatý, fluorid hořečnatý, kysličník vápenatý, podle toho, jakým způsobem má být ovlivněna krystalizace, zda pozitivně nebo negativně. Tak například příměsí nepatrného množství kysličníku titaničitého ke kysličníku hlinitému se dosáhne velmi hutného střepu, který má jemnou krystalickou strukturu.

Podstata tohoto řešení je objasněna následujícím příkladem provedení.

Příklad

Příprava polotovaru pro výrobu kysličníkové keramiky.

Do práce se vezme 100 litrů 15% vodné suspenze gelu hydroxidu hlinitého, ke které se přidá 0,02 g kysli čníku horečnatého ve formě suspenze hydorxidu horečnatého. Směs obou jmenovaných látek se dokonale v pracovní nádobě promíchá, načež se v rozprašovací sušárně rozpráší atomisérem o frekvenci otáček 30 000 za min~1, při teplotě souproudně vháněného vzduchu kolem 300 °C. Tímto postupem se získá jemný prášek hydroxidu hlinitého, jehož 92 hmotnostních % má·kulový nebo elipsoidní tvar. Při tom rozptyl velikostí částeček hydroxidu hlinitého kolem průměru 3 mikrometrů je nejvýše 10 %. Získaný práškový hydroxid hlinitý, obsahující rovnoměrně rozloženou příměs mineralizátoru se vyžíhá při teplotě asi 390 °C, čímž se získá gamma modifikace kysličníku hlinitého vhodná jako polotovar pro výrobu transparentní keramiky.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT

   1. Polotovar pro výrobu kysličníkové keramiky, vyznačený tím, že obsahuje více než 60 % hmot. částic o kruhovém nebo elipsovitém průřezu, sestávajících z 99,95 až 95 % hmot. látky, zvolené ze skupiny zahrnující kysličník berylnatý BeO, kysličník hlinitý Αΐ2θβ, kysličník hořečnatý MgO, kysličník thoričitý Th02, kysličník zirkoničitý ZrO2 a odpovídající hydroxidy, a

   VYNÁLEZU z 0,05 až 5 % hmot. mineralizátoru ve formě hydroxidu, počítáno jako oxid.
2. 2. Polotovar podle bodu 1, vyznačený tím, že jeho částice josu velké 1 až 15 mi kromě t rů «
3. 3. Polotovar podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že každá Částice je tvořena shlukem zrn o velikosti zrna 0,1 až 1 mikrometr.

   Severografia. n. p„ zivod 7, Mo«