CS242296B1 - Způsob přípravy suroviny pro směsnou keramiku na bázi oxidu hlinitého s příměsemi - Google Patents

Abstract

Způsob přípravy oxidu hlinitého obsahujícího příměsi oxidů kovů, tvořících alkoxidy, jehož podstata spočívá v tom, že se homogenní kapalná směs nejvýše čtyřuhlíkatých alkoxidů rozloží za vzniku směsi hydratovaných oxidů kovů a/nebo oxidů kovů, která se podrobí jednostupňové až dvoustupňové kalcinaci při teplotě 400 až 1 400 °C.

Description

hlinitého s příměsemi

2

Způsob přípravy oxidu hlinitého obsahujícího příměsi oxidů kovů, tvořících alkoxidy, jehož podstata spočívá v tom, že se homogenní kapalná směs nejvýše čtyřuhlíkatých alkoxidů rozloží za vzniku směsi hydratovaných oxidů kovů a/nebo oxidů kovů, která se podrobí jednostupňové až dvoustupňové kalcinaci při teplotě 400 až 1 400 °C.

Vynález se týká způsobu přípravy suroviny pro směsnou keramiku na bázi oxidu hlinitého s příměsemi.

Polykrystalické keramické materiály na bázi velmi čistého oxidu hlinitého mají při některých aplikacích omezené použití vzhledem k nízké tepelné vodivosti a některým nepříznivým mechanickým vlastnostem. Tyto nežádoucí vlastnosti se například u keramických obráběcích nástrojů odstraňují tím, že základní surovina, práškový oxid hlinitý je dopován příměsí oxidů kovů, například T1O2, ZrO2, MgO v množství desetin až desítek procent hmotnosti. Tuto směsnou surovinu nelze však připravit pouhým smísením oxidů kovů v práškovém stavu a homogenizací této směsi. Ke smísení oxidů musí dojít na mikrokrystalické až molekulární úrovni, k čemuž přispívá proces přípravy směsi tepelným rozkladem zhomogenizované směsi solí příslušných kovů, nejčastěji krystalohydrátů síranů. Během jejich tepelného rozkladu vznikají krystalické mikroagregáty o chemickém složení odpovídajícímu přibližně poměru výchozích solí.

Nevýhodou tohoto způsobu je v některých případech omezený stupeň homogenity směsi (například AI2O3 j- ZrCte), vysoká kalcinační teplota síranů (více než 1 000 °C), nutnost následného převedení nízkoteplotních modifikací oxidů na vysokoteplotní další kalcinací za teploty až 1 400 °C, uvolňování exhalací SO2 a SO3 a poměrně vysoké nároky na chemickou čistotu výchozích komponent, tedy příslušných solí kovů.

Způsob přípravy homogenní směsi AI2O3 s příměsemi kovových oxidů podle vynálezu odstraňuje zcela tyto uvedené nevýhody tím, že tato surovina pro směsnou keramiku se připravuje z homogenní kapalné směsi nejvýše čtyřuhlíkaíých alkoxidů příslušných kovů, která se podrobí hydrolytickému rozkladu za vzniku směsi hydratovaných oxidů kovů a/nebo oxidů kovů zhomogenizovaných na molekulární úrovni.

Jako alkoxidy kovů lze použít sloučeniny typu Mⁿ (OR]„, kde M je příslušný kov (AI, Ti, Zr, Mg a podobně), n jeho mocenství a R příslušný organický radikál, jako například etyl, propyl a butyl apod. Potřebné alkoxidy lze připravit například působením příslušného alkoholu ROH na příslušný kov (AI, Mg) nebo alkoholýzou příslušných chloridů nebo dialkylaminů kovů (Ti, Zr) a to buď odděleně, nebo· společně. Alkoxidy těchto kovů jsou uchovány jako kapaliny neomezeně mísitelné za přítomnosti rozpouštědla, jakým je například benzen, xylen, nebo· příslušný alkohol R—OH. Tak se vytvoří směs alkoxidů kovů odpovídající žádanému poměru kovů v konečné práškové směsné surovině.

Tuto homogenní kapalnou směs lze podrobit několika typům rozkladu, jako je hydrolýza, pyrolýza či spalování, z nichž nejvýhodnější je hydrolýza.

Hydrolýzou vznikají u AI a Mg převážně hydratované oxidy, u kovů M^IV (Ti, Zr] převážně oxidy. Zhydrolyzovaná směs hydratovaných oxidů a oxidů kovů se převede tepelným rozkladem po jejich oddělení z reakční směsi na práškovou homogenní směs oxidů, která tvoří vlastní surovinu pro směsnou keramiku.

V procesu hydrolýzy alkoxidů kovů lze s výhodou regulovat velikost zrna práškové suroviny například mícháním, hydrolýzou na rozhraní fází voda-rozpouštědlo, přítomností povrchově aktivních látek, působením ultrazvuku či jiných dezintegračních metod. Další výhodou hydrolytického rozkladu alkoxidů je možnost regenerace všech rozpouštědel.

Výhodou způsobu přípravy směsné suroviny podle vynálezu je naprostá homogenita směsi oxidu kovů, minimální nároky na čistotu výchozích látek, nízká kalcinační teplota u směsi hydratovaných oxidů a oxidů kovů, pohybující se do 600 °C, možnost regenerace všech rozpouštědel a celkový bezexhaíační postup přípravy. První nízkoteplotní kalcinací vzniklé nízkoteplotní modifikace oxidů kovů lze převést na vysokoteplotní kalcinací při teplotě až 1 400 °C.

Příklad 1

Kapalná směs izobutanolátů hlinitého a titaničitého obsahující přebytek izobutanolu a stejný objem xylenu s poměrem kovů AI :

: Ti (molárnej 1:0,02 byla hydrolyzována vodou za současného působení ultrazvuku. Ze vzniklé vodní suspenze byla destilací oddělena organická rozpouštědla a vlastní vodná suspenze směsi hydrolovaných oxidů a oxidů AI a Ti byla usušena v rozprašovací sušárně. Získaná prášková směs byla kalcinovóna při teplotě 550 °C po dobu 1 hodiny. Vzniklá prášková směsná surovina měla střední velikost zrna 13,5 um a obsahovala 3 % TÍO2.

Příklad 2

Kapalná směs izopropanolátů hlinitého, hořečnatého, titaničitého a zirkoničitého obsahující uvedené kovy v molárních poměrech 1 : 0,01 : 0,02 : 0,1 byla za přítomnosti xylenu, o témž objemu jako směs alkoholátů, byla podrobena hydrolýze. Prostředí pro hydrolýzu tvořil 1% vodný roztok peroxidu vodíku umístěný v ultrazvukové vaně vyhřáté na 50 °C. Do tohoto prostředí byla za intenzivního míchání dávkována 25 °C teplá kapalná směs alkoholátů rychlostí 10 ml za minutu. Po ukončené hydrolýze byl xylen a izopropanol oddělen destilací a vodná suspenze hydratovaných oxidů a oxidů kovů byla zfiltrována, pevná fáze promyta a vakuově sušena. Poté byla prášková směs kalcinována při teplotě 800 °C po dobu 1 hodiny. Střední velikost zrna práškové směsné suroviny byla 15,2 gm a směs obsahovala 0,6 % MgO, 2,45 0/0 TÍO2 a 18,8 % ZrO2.

Příklad 3

Kapalná směs alkoholátů kovů podle příkladu 2 bez přítomnosti dalších dodatečných rozpouštědel byla termicky rozkládána v destilační aparatuře za atmosférického tlaku při teplotě 150 až 300 °C. Produkty rozkladu byla směs kovových oxidů AI2O3, MgO, T1O2 a ZrO2, dále izopropanol a olefiny. Rentgenová difrakce prokázala amorfní strukturu práškové suroviny, jejíž střední velikost zrna byla 20,8 um.

Claims (1)

1. pá E D M ĚT

   Způsob přípravy suroviny pro směsnou keramiku na bázi oxidu hlinitého s příměsemi oxidů kovů tvořících alkoxidy v množství 0,1 až 30 % hmotnosti vyznačený tím, že homogenní kapalná směs nejvýše čtyřuhlíkatých alkoxidů příslušných kovů se rozloží za vzniku směsí hydratovaných oxidů kovů a/nebo oxidů kovů zhomogenizovaných na mikrokrystalické až molekulární úrovni, která se podrobí jednostupňové až dvoustupňové kalcinaci při teplotě 400 až 1 400 °C.