CS238765B1 - Processing of slintered ceramic material on aluminum oxide base - Google Patents

Processing of slintered ceramic material on aluminum oxide base Download PDF

Info

Publication number
CS238765B1
CS238765B1 CS837715A CS771583A CS238765B1 CS 238765 B1 CS238765 B1 CS 238765B1 CS 837715 A CS837715 A CS 837715A CS 771583 A CS771583 A CS 771583A CS 238765 B1 CS238765 B1 CS 238765B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
oxide
aluminum
annealing
mass
ceramic material
Prior art date
Application number
CS837715A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS771583A1 (en
Inventor
Stanislav Chylek
Ivan Vrbacky
Original Assignee
Stanislav Chylek
Ivan Vrbacky
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanislav Chylek, Ivan Vrbacky filed Critical Stanislav Chylek
Priority to CS837715A priority Critical patent/CS238765B1/en
Publication of CS771583A1 publication Critical patent/CS771583A1/en
Publication of CS238765B1 publication Critical patent/CS238765B1/en

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

Způsob výroby slinutého keramického materiálu na bási oxidu hlinitého a předmětů z tohoto materiálu, které jsou určeny pro růsná technická použití, jako jsou součásti odolávající otěru, dále součásti pro použití v elektrotechnice a pod. Podstatou řeěení je, že se východ! surovina, obsahující hliník, s výhodou síran hlinitý, síran hlinito-amonný nebo hydroxid hlinitý, žíháním při teplotě 1 100 až 1 320 °C přeměněná na oxid hlinitý, o měrném povrchu 3 až 15 m^/g, za sucha mele, až objemová hmotnost kontrolního výlisku, vylisovaného tlakem 100 MPa, činí nejméně 2,3 g/cm2, běžným způsobem se tvaruje á pak vypálí na 1 050 až i 350 °C, přičemž před žíháním nebo před mletím, nebo v průběhu přípravy hmoty k vytváření se do hmoty zapracuje 0,5 až 2,5 % hmot. nejméně dvou oxidů ze skupiny Cu02, TiOj, Cr2O3, MnO, CoO, NiO, CdO a 0 až 2 % hmot. MgO, CaO, BaO, La203, Y203, ScjOp SiOg, jednotlivě nebo v kombinaci.A method for producing a sintered ceramic alumina material and articles from this material that are intended for various technical applications such as abrasion resistant components, as well as components for use in electrical engineering and the like. The essence of the solution is that it is east! raw material, containing aluminum, preferably aluminum sulphate, aluminum ammonium sulphate or aluminum hydroxide, annealing at temperature 1,100 to 1,320 ° C converted to alumina with a specific surface area of 3 to 15 m 2 / g, per drought mills, up to bulk density molding, molded at a pressure of 100 MPa, is at least 2.3 g / cm 2 in a conventional manner is formed and then fired at 1,050 to 350 ° C, before or before annealing milling or during the preparation of the mass 0.5 to 2.5 wt. at least two oxides from the group CuO 2, TiO 2, Cr 2 O 3, MnO, CoO, NiO, CdO a 0 to 2 wt. MgO, CaO, BaO, La2O3, Y2O3, SiOg SiOg, singly or in combination.

Description

Vynález se týká způsobu výroby slinutého keramického materiálu na bázi oxidu hlinitého, který je určen pro různá technická použiti, jako jsou součásti odolávající otěru, dále součásti pro použiti v elektrotechnice spod.The present invention relates to a process for the manufacture of a sintered ceramic material based on alumina, which is intended for various technical applications, such as abrasion-resistant components, and components for use in electrical engineering from below.

Slinuté keramické materiály na bázi oxidu hlinitého ee v technice s výhodou používají již nejméně dvě desetiletí, a to zejména ve strojírenství jako součásti odolávající abrazivnlmu opotřebení, vodiče vláken v textilních strojích, jako nástroje k třískovému obrábění kovů a pod. Dále ee používají v elektrotechnice a elektronice. VSeebecně se zjistilo, že nejlepěích vlastností se dosahuje u materiálů s nejvyěěíml obsahy AlgO^, alespoň 95 % a vlče. Keramická výroba materiálů a tak vysokými obsahy oxidu hlinitého je evěem spojena s nutností používat k jejich konečnému výpalu vysokých teplot. Obvyklé teploty pre výrobu takových materiálů jsou kolem 1 700 ®C, ve zvláštních případech jsou i podstatně vyěěí. S ohledem na energetickou náročnost vysokoteplotních výpalů a na nedostatek kvalitních žárovzdomých pomůcek se usiluje o snížení vysokých vypalovacích teplot korundových materiálů. Výsledky jsou však zpravidla omezeny na užší oblast korundových výrobků pro některá použití.Alumina-based sintered ceramic materials have been used in technology for at least two decades, particularly in mechanical engineering as abrasive wear-resistant components, fiber conductors in textile machines, as metal cutting tools and the like. They are also used in electrical engineering and electronics. In general, it has been found that the best properties are obtained with materials having a maximum content of AlgO ^ of at least 95% and wolf. Ceramic production of materials with such high alumina contents is associated with the need to use high temperatures for their final firing. Typical temperatures for the production of such materials are about 1700 ° C, and in particular cases are considerably higher. With regard to the energy intensity of high-temperature firing and the lack of high-quality refractory aids, the aim is to reduce the high firing temperatures of corundum materials. However, the results are generally limited to the narrower range of corundum products for some applications.

Dosavadní úsilí o snížení teploty výpalu směřovalo převážně dvěma směry. Starší z obou směrů je založen na účinku přísad, usnadňujících slinování nejsplěe vznikem malých množství kapalné fáze při výpalu (např. čs. pat. 139 673) a dosahuje se jim snížení teploty výpalu na přibližně 1 400 °C. Druhý směr snižování slinovací teploty využívá dokonalou přípravu slinujícího materiálu před vlastním slinováním: vyznačuje se optimalizaci druhu výchozího prášku, jeho reaktivity, s maximálním vzájemným přiblížením částic v polotovaru před slinováním, čímž se dosahuje rovněž teplot kolem 1 .400 °C (např. čs.So far, efforts to reduce the firing temperature have been mainly in two directions. The older of both directions is based on the effect of additives that facilitate sintering, most likely by the formation of small amounts of the liquid phase in the firing process (e.g., U.S. Pat. No. 139,673) and a reduction in the firing temperature to about 1,400 ° C. The second direction of sintering temperature reduction utilizes the perfect preparation of the sintering material prior to sintering: it is characterized by optimizing the type of starting powder, its reactivity, with maximum particle proximity in the pre-sintering, thus achieving temperatures of about 1,400 ° C.

AO 193 669). Takovým postupem se dosahuje jemnozmných materiálů s výhodnými mechanickými vlastnostmi, jako je velká pevnost a odolnost vůči otěru.AO 193,669). Such a process achieves fine-grained materials with advantageous mechanical properties such as high strength and abrasion resistance.

Nečekaně velkého snížení teplot výpalu a v souvislosti s tím i docílení výhodných materiálových vlastnosti produktu sa dosahuje vynálezem, jehož podstatou je, že se výchozí surovina obsahující hliník, s výhodou síran hlinitý, síran hlinito-amonný nebo hydroxid hlinitý, žíháním při teplotě 1 100 až 1 320 °C přeměněná na oxid hlinitý o měrném povrchu 3 až 15 m2/g, za sucha mele, až objemová hmotnost kontrolního výlisku vylisovaného tlakem 100 MPa činí nejméně 2,3 g/cm3, běžným způsobem se tvaruje a pak vypálí na 1 050 až 1 350 °C, přičemž před žíháním nebo před mletím nebo v průběhu přípravy hmoty k vytváření se do hmoty zapracuje 0,5 až 2,5 % hmot. nejméně dvou oxidů ze skupiny Cu20, TiOg, UnO, CdO a maximálně 2 % hmot. MgO, CaO, BeO, CrgO^, LegOp YgO^, ScgOj, SiOg jednotlivě v kombinaci.An unexpectedly large reduction in the firing temperatures and consequently the advantageous material properties of the product is achieved by the invention which is based on the fact that the aluminum-containing feedstock, preferably aluminum sulphate, aluminum ammonium sulphate or aluminum hydroxide, is annealed at a temperature of 1100 to 100 ° C. 1320 ° C converted to alumina with a specific surface area of 3 to 15 m 2 / g, dry milled until the bulk density of the control compacted at a pressure of 100 MPa is at least 2.3 g / cm 3 , is conventionally shaped and then baked to 1050 to 1350 ° C, 0.5 to 2.5% by weight being incorporated into the mass before annealing or before grinding or during the preparation of the mass to form. % of at least two oxides from the group Cu 2 O, TiOg, UnO, CdO and at most 2 wt. MgO, CaO, BeO, CrgO4, LegOp YgO4, ScgO3, SiOg individually in combination.

Předností postupu podle vynálezu je především nízká teplota slinování při zachováni velmi vysokého obsahu oxidu hlinitého, což má za následek úsporu paliv a energie pro výpal, použiti jednodušších a úspornějších konstrukci peci pro nízké teploty, úspora vysokoteplotních žárovzdomých vypalovacích pomůcek a podobně. Současně se dosahuje i technických předností, které vyplývají zejména z jemnozrnné struktury vypálených materiálů která souvisí s tím, že při nízkých vypalovacích teplotách nedochází k významnějšímu nárůstu velikosti krystalových zrn korundu. Jemnozrnné materiály mají velké mechanické pevnosti a odolnosti vůči otěru a velkou tvrdost.The advantage of the process according to the invention is, above all, a low sintering temperature while maintaining a very high alumina content, which results in fuel and energy firing, simpler and more economical design of low temperature furnaces, high temperature refractory firing aids and the like. At the same time, technical advantages are attained, in particular due to the fine-grained structure of the fired materials, which is related to the fact that at the lower firing temperatures there is no significant increase in the size of the corundum crystal grains. Fine-grained materials have high mechanical strength and abrasion resistance and high hardness.

Vynález bude blíže vysvětlen e popsán na dvou příkladech možného použití způsobu výroby podle vynálezu.The invention will be described in more detail below with reference to two examples of possible uses of the process according to the invention.

PřikladlHe did

Práškový alfa oxid hlinitý, obsahujíc! 0,03 % hmat. oxidu křemičitého, 0,04 % hmot. oxidu sodného, 0,01 % hmot. oxidu želežitého a další nežádoucí příměsi v koncentraci 10-3 % hmot. a méně, připravený žíháním síranu hlinitého při teplotě 1 200 °C a mající měrný povrch 8 m2/g, byl smísen s jemným práškovým oxidem měáným a jemným práškovým oxidem titaničitým tak, aby výsledný obsah ve vypáleném materiálu byl 0,6 % hmot. Cu20 a 1,1 % hmot. Ti02. Směs byla semílána za sucha v kulovém mlýnu po dobu 30 hodin sedminásobným množstvím mlecích koulí 8 přísadou 2 % kyseliny stearová. Po této době již nedocházelo k nárůstu objemové hmotnosti kontrolního výlisku, lisovaného z mletého materiálu tlakem 100 UPa a tato objemová hmotnost činila 2,52 g/cm3, vztaženo na minerální složky výlisku, tzn. po odečtení podílu dočasných organických přísad. Materiál byl plastifikován roztokem polyvinylalkoholu s přísadou neionogenního tenzidu a tažením z něj byla připravena zkušební tělíska ve tvaru tyček o průměru 6 am. Po vysušení byly tyčky vypáleny při teplotě 1 100 °C. Vykazovaly objemovou hmotnost 3,92 g/cm3, neměly spojitou, s povrchem komunikující pórovitoet, jejich struktura sestávala z převážně isometrických korundových krystalů o střední velikosti 0,55^am, ohybová pevnost činila 390 MPa.Alpha alumina powder containing 0.03% touch. % of silica, 0.04 wt. % sodium oxide, 0.01 wt. % of iron oxide and other undesirable impurities in a concentration of 10 -3 % by weight. and less, prepared by annealing aluminum sulfate at 1200 ° C and having a specific surface area of 8 m 2 / g, was mixed with finely divided copper oxide and finely divided titanium dioxide so that the resulting content in the fired material was 0.6 wt. % Cu 2 O and 1.1 wt. Ti0 2 . The mixture was dry-milled in a ball mill for 30 hours with a 7-fold amount of grinding balls 8 with 2% stearic acid. After this time, there was no increase in the bulk density of the control molding, pressed from the milled material at 100 UPa, and this bulk density was 2.52 g / cm 3 , based on the mineral components of the compact, i.e. after deduction of the proportion of temporary organic additives. The material was plasticized with a solution of polyvinyl alcohol with the addition of a nonionic surfactant and drawn therefrom to prepare rod-shaped test bodies with a diameter of 6 am. After drying, the bars were fired at 1100 ° C. They exhibited a bulk density of 3.92 g / cm 3 , had no continuous, porous porosity-communicating surface, their structure consisted mainly of isometric corundum crystals with a mean size of 0.55 µm, and a bending strength of 390 MPa.

Příklad 2Example 2

Práškový oxid hlinitý, obsahující 0,05 % hmot. oxidu křemičitého, 0,26 % hmot. oxidu sodného, 0,02 % hmot. oxidu železitého, 0,02 % hmot. oxidu titaničitého a 0,03 % hmot. oxidu vápenatého, připravený žíháním hydroxidu hlinitého při teplotě 1 210 °C, a mající měrný povrch 9,1 mZ/g, byl smlsen s jemným práškovým oxidem titaničitým, jemným práškovým oxidem chromitým, oxidem měňným a uhličitanem hořečnatým tak, aby ve vypáleném materiálu byly koncentrace uvedetych přísad 1 % hmot. TiO2, 0,3 % hmot. Cr2O3, 0,3 % hmot. Cu,0 a 0,05 % hmot. MgO.Alumina powder containing 0.05 wt. % silica, 0.26 wt. % sodium oxide, 0.02 wt. % ferric oxide, 0.02 wt. % of titanium dioxide and 0.03 wt. calcium oxide, prepared by annealing aluminum hydroxide at 1,210 ° C, and having a specific surface area of 9.1 m Z / g, was mixed with fine titanium dioxide powder, fine chromium oxide powder, cuprous oxide and magnesium carbonate so that in the burnt material the concentrations of said additives were 1 wt. TiO 2 , 0.3 wt. Cr 2 O 3 , 0.3 wt. Cu, 0 and 0.05 wt. MgO.

Směs byla semílána za sucha v kulovém mlýnu jako v příkladu 1 po dobu 75 hodin.The mixture was dry milled in a ball mill as in Example 1 for 75 hours.

Delší doba mletí proti příkladu 1 souvisí s odliěnou strukturou částic oxidu hlinitého, připraveného z hydroxidu. Po uvedené době již u kontrolního výlisku z mleté hmoty, lisovaného tlakem 100 MPa, nedocházelo k nárůstu objemová hmotnosti a tato objemová hmotnost činila 2,43 g/cm3. Při vyšetření práškové hmoty rastrovacím elektronovým mikroskopem byla nalezena jen zcela ojedinělá pórovitá agregátová zrna. Z mletého materiálu byly lisovány kotouče a trámečky čtvercového průřezu, které byly vypalovány při teplotě 1 160 °C. Vypálené vzorky měly objemovou hmotnost 3,78 g/cm3, neměly spojitou, s povrchem komunikující porozitu a sestávaly z převážně izometrických krystalů alfekorundu o střední velikosti 0,80 (um. Ohybová pevnost vzorků činila 335 MPa.The longer grinding time compared to Example 1 is related to the differentiated structure of the alumina particles prepared from the hydroxide. After this time, the density of the control molding of the ground material, which was pressed at 100 MPa, no longer increased and the bulk density was 2.43 g / cm 3 . Scanning of the powder mass by scanning electron microscope found only completely unique porous aggregate grains. Square milled discs and beams were pressed from the milled material and fired at a temperature of 1160 ° C. The fired samples had a bulk density of 3.78 g / cm 3 , had no continuous porosity communicating with the surface, and consisted of predominantly isometric alfecorundum crystals with a mean size of 0.80 (µm. The bending strength of the samples was 335 MPa).

Uvedená příklady jsou jen základním popisem možného provedení postupu podle vynálezu a je zřejmá, že mohou být obměňovány způsoby, jako jsou v oboru používány, aniž by se principiálně změnil postup podle tohoto vynálezu a jeho účinek. Tak např. je možno přidávat exidevá příáady ve formě látek, která se při tepelném zpracování materiálu teprve mění v oxidy, jako jsou uhličitany, sírany, dúsičnany nebo organická sloučeniny příslušných kovů. tyto přísady je možno přidat již před počátečním žíháním hlinitých solí a sloučenin apod. Stejně je možno např. přidávat přísady, zajišťující dokonalejší mletí, lepší zhutnění při vytvářeni, zpevnění a pod., jak je to v tomto oboru obvyklé a časté.These examples are only a basic description of a possible embodiment of the process according to the invention and it is obvious that the methods as used in the art can be varied without fundamentally changing the process according to the invention and its effect. For example, it is possible to add external additives in the form of substances which are only converted into oxides such as carbonates, sulphates, nitrates or organic compounds of the metals in question during the heat treatment of the material. these additives may be added prior to the initial annealing of aluminum salts and compounds and the like. It is also possible to add additives, for example, to provide improved grinding, better compaction during formation, consolidation and the like, as is conventional and common in the art.

Déle je možno přidávat přísady v jiných oxidačních stupních, např. místo oxidu měňného lze přidat oxid měňnatý apod., protože není spolehlivě známo, v jakém oxidačním stupni setrvává příslušný kationt v materiélu při procesu výroby a při výpalu materiálu, a podobných obměn může být mnohem více.It is possible to add additives in other oxidation stages for a longer time, for example, instead of cuprous oxide, cuprous oxide or the like can be added, since it is unreliable to know in which oxidation stage the respective cation remains in the material during the production process and material firing. more.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 1. Způsob výroby slinutého keramického materiálu na báai oxidu hlinitého, ze suroviny obsahujíc! hliník, s výhodou ze síranu hlinitého, síranu hlinito-amonného nebo hydroxidu hlinitého, vyznačený tím, že základní surovina, žíháním přeměněná ne oxid hlinitý» o měrném povrchu 3 až 15 m^/g, se za sucha mele, až objemová hmotnost kontrolního výlisku, vylisovaného tlakem 100 MPa, činí nejméné 2,3 g/cm\ tvaruje a vypálí při teplotě 1050 až 1 390 °C, přičemž před žíháním nebo před mletím nebo v průběhu přípravy hmoty k vytváření se do hmoty zapracuje celkem.0,5 až 2,5 Z hmot. nejméně dvou oxidů se skupiny, tvořené oxidem měďným, oxidem titaniSitým, oxidem manganatým a oxidem kademnatým.CLAIMS 1. A method for producing a sintered ceramic material based on alumina, from a feedstock comprising: aluminum, preferably of aluminum sulphate, ammonium aluminum sulphate or aluminum hydroxide, characterized in that the basic raw material, converted by annealing to aluminum oxide having a specific surface area of 3 to 15 m @ 2 / g, is dry ground to a bulk density of the control molding at a pressure of 100 MPa, at least 2.3 g / cm @ 2, is shaped and baked at a temperature of 1050 to 1390 ° C, and a total of 0.5 to 15 is incorporated into the mass prior to annealing or grinding or during preparation of the mass to form. 2.5 wt. at least two oxides of the group consisting of cuprous oxide, titanium dioxide, manganese oxide and cadmium oxide. 2. Způeob výroby slinutého keramického materiálu podle bodu 1, vyznačený tím, že před žíháním nebo před mletím, nebo v průběhu přípravy hmoty se do hmoty dála zapracuje max. 2 % hmot. oxidu hořečnatého, oxidu vápenatého, oxidu barnatého, oxidu chromitého, oxidu lanthanitého, oxidu yttritého, oxidu skanditého, oxidu křemičitého, jednotlivě nebe ve směsi.2. The method of producing sintered ceramic material according to claim 1, characterized in that a maximum of 2% by weight is incorporated into the mass of the material before annealing or grinding or during the preparation of the mass. magnesium oxide, calcium oxide, barium oxide, chromium oxide, lanthanum oxide, yttrium oxide, scandium oxide, silica, individually or mixed.
CS837715A 1983-10-20 1983-10-20 Processing of slintered ceramic material on aluminum oxide base CS238765B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS837715A CS238765B1 (en) 1983-10-20 1983-10-20 Processing of slintered ceramic material on aluminum oxide base

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS837715A CS238765B1 (en) 1983-10-20 1983-10-20 Processing of slintered ceramic material on aluminum oxide base

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS771583A1 CS771583A1 (en) 1985-05-15
CS238765B1 true CS238765B1 (en) 1985-12-16

Family

ID=5426754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS837715A CS238765B1 (en) 1983-10-20 1983-10-20 Processing of slintered ceramic material on aluminum oxide base

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS238765B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS771583A1 (en) 1985-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20070179041A1 (en) Zirconia Ceramic
CN101169996B (en) A low power consumption Mn-Zn ferrite magnetic material for ultra-high temperature condition and its making method
US4440713A (en) Process for making fine magnetic ferrite powder and dense ferrite blocks
JP7677478B2 (en) Zirconia composition and method for producing same
Badiee et al. Use of Iranian steel slag for production of ceramic floor tiles
Ganesh et al. Synthesis and characterization of MgAl2O4–ZrO2 composites
CN110950671B (en) Preparation process for synthesizing high-erosion-resistance cordierite material from coal gangue
US4678761A (en) Sinterable and strengthened magnesium oxide ceramic materials
US3929498A (en) Sintered zirconia bodies
CN115417658A (en) Novel magnesium aluminate spinel brick for cement kiln burning zone and production method thereof
CN110891918A (en) Method for treating magnesite, sintered magnesia produced by the method and sintered refractory ceramic product produced by the method
CS238765B1 (en) Processing of slintered ceramic material on aluminum oxide base
CN114538920B (en) Preparation method of high-toughness high-hardness zirconium lanthanum aluminum composite grinding medium
JP3076682B2 (en) Alumina-based sintered body and method for producing the same
Ghosh et al. Effect of Fe 2 O 3 on the densification and properties of lime
Shi et al. Reactive‐Phase Calsintering of Calcium‐Carbonate‐Derived Lime
KR100276976B1 (en) Manufacturing method of electrolytic dolomite
JPH0696471B2 (en) Method for manufacturing zirconia ceramics
RU2088550C1 (en) Method for production of metal ceramics of zirconium dioxide
JPH01502425A (en) Process for producing sintered alumina ceramics especially for mineral oil mining
JPH0687650A (en) Alumina-based sintered compact and its production
Bhattacharya Sintering and Properties of Calcia as a Refractory Material
WO1993023347A1 (en) Wear-resistant zirconia sinter and production thereof
SU1761722A1 (en) Method for producing high-strength ceramics
Kassarjian et al. Fast Firing of a Lead‐Iron Niobate Dielectric Ceramic