CS269742B1 - Směs pro přípravu práškové suroviny na bázi turbostratlckého nitridu boritého a těžkotavitelných oxidů ke slinováni keramických předmětů a způsob její přípravy - Google Patents

Abstract

ňešent se týká přípravy práškového materiálu pro tlakové slinování keramiky, která obsahuje vedle hexagonálntho nitridu boritého tšžkotavltelný oxid např. hořčíku, hliníku, zlrkonla a dalšího takového prvku. Tšžkotavltelný oxid vzniká samostatně nebo ve směsi s jinými takovými oxidy v průběhu procesu přípravy práškového nitridu boritého v důsledku přísady 1 až 7o % hmot. solí minerálních nebo korbo— ·■ xylových kyselin, které Jsou rozpustné ve vodě a tudíž i ve směsi surovin pro výrobu nitridu boritého^ nacházejících se v teplotním intervalu do 3oo °C v kapalném stavu.

Description

Vynilax so týká způsobu přípravy práškové suroviny, která se skládá z turbostratlcké formy hexagonálního nitridu boritého a libovolného těžkotavitelného oxidu, nejčastěji oxidu horečnatého, hlinitého, zirkoničitého apod. Tlakovým slinováním, nojčastěji žárovým lisováním v grantových formách. Je možné z této suroviny připravit vysoce kvalitní keramiku, která ee od obdobných, doposud vyráběných analogických materiálů liší vyššími technickoekonomickými parametry.

V současné době se vstupní prášková surovina pro tlakové slinování keramických materiálů v soustavě hexagonální nitrid boritý ~ tóžkotavitelný oxid připravuje prostým mechanickým smísením obou komponent ve vhodném zařízení, nejčastěji v rotačním kulovém mlýnu. Parametry výsledné keramiky Jsou značnou měrou závislé na vlastnostech použitých výchozích komponent Jako zrnitosti a čistotě a na homogenitě použité práškové směsi.

Uvedené nepříznivé vlivy odstraňuje způsob výroby práškové suroviny podle vynálezu, který se skládá z dávkování, míšení, zahřívání do 6oo°C, mletí poloproduktu a následného nitridačního žíhání v amoniakální atmosféře v teplotním Intervalu vymezeném hranicemi 7oo až 1 4oo °C. Podstata vynálezu spočívá v tom, že do směsi surovin, potřebných k přípravě turbostratlcké formy hexagonálního nitridu boritého, která Jo tvořena zdrojem boru - oxidem boritým a Jeho hydráty výhodně kyselinou trihydrogonboritou a zdrojem dusíku, vázaným zpravidla v aminové nebo iminové skupině - výhodně močovinou a Jejími deriváty· ve vzájemném poměru 1 t o,5 až 1 : 3, Je přidána ve'vodě rozpustná sůl minerální nebo karboxylové kyseliny, obsahující oxi dicky vázaný požadovaný prvek, samostatně nebo ve směsi. Přísadu lze aplikovat při operaci dávkování, míšení nebo zahřívání na teplotu do 3oo °C, zejména na teplotu max. 15o °C, kdy Je směs základních surovin Ještě tekutá. Během zahřívání případně během nitridačního žíhání dochází k termickému rozkladu rozpuštěné přísady za vzniku Jemně dispergovaného těžkotavitelného oxidu. Ve vodě rozpustnými látkami,-které pyrolýzou poskytují těžkotavitoiný oxid, zpravidla rozumíme: pro oxid hořečnatý — atran hořečnatý, dusičnan horečnatý a jejich hydráty; pro oxid hlinitý — dusičnan hlinitý, síran hlinitý, síran amonnohUnltý a Jejich hydráty: pro oxid zirkoničitý - dusičnan zirkoničitý, síran zirkoničitý, oxíd-chlorid zirkoničitý a jejich hydráty a dále soli karboxylových kyselin.

Přínosem vynálezu je zejména dosažení vysokého stupně homogenity obou komponent, tj. nitridu boritého a těžkotavitolných oxidů, kterého Je dosaženo vlivem dokonalého promísení ve stádiu, kdy se. směs surovin nachází v kapalném stavu. Dalším přínosem Je dosažení velice Jemného zrna obou komponent, což umožňuje výre ně zvýšit mechanickou pevnost výsledné keramiky, ηοΙιοΓv průběhu následného zpracování práškové suroviny - tlakového slinování dochází v důsledku vysoké slinovací aktivity obou komponent k tvorbě dvojího typu keramického skeletu nitridového a oxidového. Vzhledem k tomu, že oxidlcké produkty pyrolitického rozkladu zmíněných přísad mají v.převážné míře proste ově nepreferovaný tvar, snižují tyto produkty negativní půso- r.

bení jednostranně vyvozeného tlak na nitrid boritý v průběhu Jeho tlakového slinování, a zmenšují tak anizotropii vlastností výsledné keramiky, .

Příklad 1

Bylapřipravena směs o složení 2 kg kyseliny trihydrogenborité, 4,4 kg močoviny a o,6 kg heptahydrátu síranu horečnatého MgSO^ . 7HgO. Směs byla zahřívána v elektricky vytápěné pícce. Po dosažení teploty 3oo °C byla vsázka zahřívána ještě hodinu. Po zchladnutí byl poloprodukt mající podobu volumlnézní tuhé pěny rozemlet v kulovém mlýně a podroben nitridačnímu žíhání v křemenné retortě, jíž procházel amoniak průtočnou rychlostí 4 cm/s. Poloprodukt byl žíhán tři hodiny při teplotě 1 2oo °C. Po této době byl produkt nitridace zchlazen proudem suchého dusíku. Takto připravený aglomerát byl rozdružen tříhodinovým mletím v rotačním kulovém mlýnu, prášek byl vpraven do grafitové lisovací formy. Potom pr 'ěhlo tlakové ^linování keramiky z takto připraveného prášku v ochranné dusíkové atmosféře při tlaku 8 MPa a teplotě 1 75o °C. Chemická a fázová analýza ukázala, že prod tam slinování Je vysoce homogenní, ízotr leká keramika o složení Bo % hmot, nitridu boritého, 14 % hmot, oxidu hořečnatého a 6 % hmot, doprovodného oxidu boritého.

CS 269742 Bl

Příklad 2

Byly smíšeny 4,4 hmot, díly močoviny, 2 hmoL díly kyseliny trihydrogenborité a o,4 hmoL dílu bezvodého síranu hlinitého. SmSs byla zahřívána postupné až na 35o °C s hodinovou výdrží na této teploté. Takto připravená tuhá pěna byla rozemleta v kulovém mlýnu a nitridačné žíhána v křemenné retorté v proudu amoniaku s průtočnou rychlostí 2 cm/s. Žíhání při teploté 1 o5o °C trvalo tři hodiny. Po dvouhodinovém mletí v rotačním kulovém mlýnu byl znitridovaný produkt vsypán do grafitové lisovací formy, v níž byl při teploté 1 7oo °C a tlaku lo MPa žárové lisován v ochranné dusíkové atmosféře. Chemickou a strukturní analýzou bylo zjištěno, že tímto způsobem byla připravena jemná keramika obsahující 79 % hmot, nitridu boritého, 5 % hmot, doprovodného oxidu boritého, 11 % hmot, oxidu hlinitého a 5 % hmot, sekundárné vzniklého nitridu hlinitého.

Příklad 3

Byla připravena směs obsahující 58% hmot, močoviny, 27 % hmot, kyseliny trihydrogenborité a 15 % hmoL letrahydrátu síranu zirkoničitého ZrSO^ . 2 . 4HjO. Postupem uvedeným v předchozím příkladu byla připravena vysoce homogenní práéková smés turboslralické formy, hexagonálního nitridu boritého a oxidu zirkoničitého, která byla vsypána do grafitové lisovací formy a v ochranné dusíkové atmosféře žárové lisována tlakem lo MPa při teploté 1 8oo °C. Chemický rozbor a rentgenatrukturální analýza ukázaly, že byla připravena vysoce izotropická keramika, složená z homogenní smésl 56 % hmoL hexagonálního, krystalického nitridu boritého, 6 % hmoL doprovodného oxidu boritého a 38 % hmoL oxidu zirkoničitého.

Claims (2)

1. Smés pro přípravu práškové suroviny na bázi turbostratíckého nitridu boritého a těžkolavitelných oxidů, ke slinování keramických předmětů, složená z oxidických sloučenin boru, např. trihydrogenborité kyseliny, a z dusíkaté sloučeniny, např. močoviny, ve vzájemném poměru 1 : o,5 až 1:3, vyznačující se tím, že obsahuje přísadu 1 až 7o % hmoL ve vodě rozpustných soli minerálních nebo karboxylových kyselin, např. heptahydrát síranu horečnatého.

2. Způsob přípravy směsi podle bodu 1, míšením a zahříváním na teplotu 3oo až 1 4oo °C v atmosféře amoniaku, vyznačující se tím, že přísada ve vodě rozpustných solí minerálních nebo karboxylových kyselin se přidává během teploty zpracování do 3oo °C.