DD295618A5 - Process for the preparation of dense quartz ceramic moldings - Google Patents
Process for the preparation of dense quartz ceramic moldingsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dichter quarzkeramischer Formkoerper und danach hergestellte dichte Formkoerper aus Quarz und Glas. Die Erfindung beinhaltet ein Herstellungsverfahren dichter, hochfester quarzkeramischer Formkoerper fuer die Elektroisolationstechnik. Erfindungsgemaesz erfolgt die Herstellung durch einen reaktiven Mahlprozesz in waeszrigem Medium bei p H 10 eines Gemisches aus 30 bis 80 Masseanteilen in % Quarz und 70 bis 20 Masseanteilen in % Alkali-Erdalkali-Alumoborosilicatglas, wobei das Feststoff-Fluessigkeitsverhaeltnis bei 60 bis 70 zu 40 bis 30 liegt und eine Aufmahlung bis zu Teilchengroeszen von mehr als 95% der Teilchen unter 0,008 mm und einem d84-Wert der Teilchengroeszenverteilung unter 0,005 mm vorgenommen wird. Bei der anschlieszenden keramtechnologischen Verarbeitung des Schlickers wird durch Trocknung eine entsprechende keramische Masse mit einer spezifischen Oberflaeche von 5 bis 10 m2/g erhalten. An die Formgebung der keramischen Masse schlieszt sich ein reaktiver Sinterprozesz bei 1 000 bis 1 500 K an. Dabei werden Formkoerper mit 25 bis 64 Masseanteile in % Quarz und einer Porositaet von maximal 5 * erhalten, deren 3-Punkt-Biegefestigkeit 140 bis 180 MPa betraegt. Die Quarzteilchen sind im Scherben homogen verteilt und praktisch vollstaendig von der Glasphase benetzt. Die Eigenschaften der Formkoerper genuegen den wesentlichen Anforderungen, die an elektrokeramische Werkstoffe des Typs KER 220 gestellt werden.{Keramik; Sinterkeramik; Formkoerper; Elektrokeramik; Quarz; Glas; Mahlung, alkalisch; Sinterprozesz, reaktiv}The invention relates to a method for producing dense quartz ceramic moldings and subsequently produced dense shaped bodies of quartz and glass. The invention includes a method of producing dense, high-strength quartz ceramic moldings for electrical insulation technology. According to the invention, the preparation is carried out by a reactive milling process in a medium at p H 10 of a mixture of 30 to 80 parts by mass in% quartz and 70 to 20 parts by mass in% alkali-alkaline-earth aluminoborosilicate glass, the solids-liquid ratio being from 60 to 70:40 to 30, and milling up to particle sizes greater than 95% of the particles below 0.008 mm and a d84 value of particle size distribution below 0.005 mm. During subsequent ceramic technological processing of the slip, a corresponding ceramic mass with a specific surface area of 5 to 10 m 2 / g is obtained by drying. The shaping of the ceramic mass is followed by a reactive sintering process at 1000 to 1500 K. In this case, moldings are obtained with 25 to 64 parts by weight in% quartz and a maximum porosity of 5 *, whose 3-point bending strength is 140 to 180 MPa. The quartz particles are homogeneously distributed in the shards and wetted virtually completely by the glass phase. The properties of the moldings meet the essential requirements placed on KER 220 electroceramic materials. Sintered ceramic; Formkoerper; Electric ceramics; Quartz; Glass; Grinding, alkaline; Sintering process, reactive}
Description
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren fur dichte keramische Formkörper, das von einem keramischen Schlicker und einer daraus zu erhaltenden keramischen Masse ausgeht sowie deren Formgebung und reaktive Sinterung umfaßt Erfindungsbetreff ist weiterhin eine dichte Keramik aus Quarz und Glas hoher Festigkeit, die in ihren wesentlichen Eigenschaften den Anforderungen an Werkstoffe des Typs KER 220 genügtThe invention relates to a method for producing dense ceramic shaped bodies starting from a ceramic slurry and a ceramic mass to be obtained therefrom. The invention also relates to a dense ceramic made of quartz and high-strength glass, whose essential properties meet the requirements On materials of type KER 220 is sufficient
Keramische Schlicker und daraus hergestellte keramische Massen zur Fertigung von Werkstoffen gemäß KER 220 auf der Basis von natürlichen Magnesiumsilicaten (Speckstein, Talk), Ton und Feldspat bzw Banumcarbonat sind bekannt/1/ Durch einen Brennprozeß bei Temperaturen oberhalb 160OKiSt aus diesen Massen ein Scherben erhältlich, der aus Proto-und/oder Klinoentstatit als kristalliner Gefugephase und weniger als 25% Glasphase besteht Verschiedene Zusätze zum Grundversatz oder der Austausch von Massenkomponenten beeinflussen zwar das Gefuge und die Eigenschaften des Werkstoffs, fuhren aber zu keiner grundlegenden Senkung der BrenntemperaturCeramic slurries and ceramic masses prepared therefrom for the production of materials according to KER 220 on the basis of natural magnesium silicates (soapstone, talc), clay and feldspar or barium carbonate are known / 1 / By a firing process at temperatures above 160OKiSt from these masses a shard available which consists of proto and / or clinostatite as a crystalline fugue phase and less than 25% glass phase Although various additions to the basic offset or the replacement of mass components influence the structure and properties of the material, they do not lead to a fundamental reduction in the firing temperature
In den DD-PS 120 008, DD-PS 116 815 und DD-PS 119 200 werden dichte Werkstoffe auf der Basis von Erdalkalialumoborosilicatglas und den kristallinen Phasen Korund bzw Zirkon beschrieben, die die gemäß TGL 7838 fur den Werkstofftyp KER 220 geforderten Eigenschaften erfüllen Zu ihrer Herstellung sind allerdings vergleichsweise teure kristalline Komponenten und hochschmelzende Glaser erforderlichDD-PS 120 008, DD-PS 116 815 and DD-PS 119 200 dense materials based on Erdalkalialumoborosilicatglas and the crystalline phases are described corundum or zirconium, which meet the required according to TGL 7838 for the material type KER 220 properties However, their manufacture requires comparatively expensive crystalline components and high-melting glaziers
Eine keramische Masse, bestehend aus Quarz und leichtschmelzendem alkalihaltigem Glas sowie bestimmten Fluoriden wird in der DE-PS 2 706 659 vorgeschlagenA ceramic composition consisting of quartz and light-melting alkaline-containing glass and certain fluorides is proposed in DE-PS 2 706 659
Aus ihr kann durch Brennen unterhalb von 1 300K ein Werkstoff hergestellt werden, der im wesentlichen den Eigenschaftsforderungen der TGL 7838 an die Werkstoffe des Typs KER 220 genügt Des weiteren ist in der DD-PS 132 262 eine keramische Masse auf der Basis von Quarz und Glas angegeben, aus der ein Werkstoff gemäß KER 220 erhalten wird, wenn die Glasphase nach der Verdichtung in merklichem Umfang rekristallisiertIt can be made by firing below 1 300K a material that meets the essential requirements of TGL 7838 on the materials of type KER 220 Furthermore, in DD-PS 132 262 a ceramic mass based on quartz and glass from which a material according to KER 220 is obtained if the glass phase recrystallizes to a considerable extent after densification
Auf der Basis der Ausgangsstoffe Quarz und Glas wird zudem in der DD-PS 241 895 eine keramische Masse vorgeschlagen, aus der durch Brennen ein Werkstoff gemäß KER 220 herstellbar ist, wenn die durch Trockenmahlung und Windsichtung hergestellte Quarzkornfraktion keine Quarzpartikeln mit einer Korngroße oberhalb 0,006mm enthalt Der Nachteil der in den drei letztgenannten Patenten angegebenen Massen besteht darin, daß das Erreichen der erforderlichen Biegefestigkeit von mindestens 120MPa den Zusatz bestimmter Fluoride und/oder die Rekristallisation der Glasphase sowie eine bestimmte Quarzkornfraktion erfordert Das ist mit einem zusätzlichen technologischen Aufwand verbunden, ζ Β Maßnahmen zur Vermeidung einer Fluor-Emission, erhöhte Anforderungen an die Fuhrung des Brennprozesses sowie erhöhte Aufwendungen zur Herstellung bestimmter enger QuarzkornfraktionenOn the basis of the starting materials quartz and glass, a ceramic composition is also proposed in DD-PS 241 895 from which a material according to KER 220 can be produced by firing if the quartz grain fraction produced by dry grinding and air classification does not contain any quartz particles with a grain size above 0.006 mm The disadvantage of the compositions given in the three last-mentioned patents is that the achievement of the required flexural strength of at least 120 MPa requires the addition of certain fluorides and / or the recrystallization of the glass phase and a certain quartz grain fraction. This is associated with additional technological complexity, ζ Β Measures to prevent fluorine emission, increased demands on the conduct of the firing process and increased expenses for the production of certain narrow quartz grain fractions
Es ist Ziel der Erfindung, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeidenIt is an object of the invention to avoid the disadvantages of the known methods
Wesen der ErfindungEssence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch vereinfachende Verfahrensbedingungen einen dichten keramischen Werkstoff bereitzustellen, der aufgrund seiner substantiellen Zusammensetzung und spezifischen Gefugeausbildung den wesentlichen Eigenschaftsanforderungen an elektrokeramische Werkstoffe des Typs KER 220 entspricht Erfmdungsgemaß bereitet man durch eine gemeinsame Naßmahlung einen keramischen Schlicker Der Feststoffgehalt besteht aus 30 bis 80 Masseanteile in % eines Quarzrohstoffs und aus 70 bis 20 Masseanteile in % eines vorzugsweise knstallisationsstabilenSilicatglasesThe invention has for its object to provide by denser process conditions, a dense ceramic material that meets the essential property requirements of electroceramic materials of the type KER 220 due to its substantial composition and specific Erfmdungsgemaß prepared by a common wet grinding a ceramic slurry The solids content consists of 30 to 80 parts by weight in% of a quartz raw material and from 70 to 20 parts by mass in% of a silicate glass which is preferably stable to cystallisation
Die Versatzkomponenten Quarzsand und Glas werden gemeinsam mit Wasser in einem Feststoff-Flüssigkeits-Verhaltnis von bis 70 zu 40 bis 30 gemahlen und nach Abschluß der Mahlung oder kurz zuvor temporare Formgebungshilfsstoffe hinzugesetzt Die gemeinsame Naßmahlung der Versatzkomponenten erfolgt bis zu einer Teilchengröße von mehr als 95% der Teilchen unter 0,008mm und einem d^-Wert der Teilchengroßenverteilung unter 0,005 mm Erfmdungsgemaß kommt es durch den Aufbereitungsprozeß der Versatzkomponenten im wäßrigen Medium zu lonenaustauschreaktionen an der Oberflache der Silicatglaspartikeln, in deren Folge ein stark alkalischer Schlicker mit einem pH-Wert gleich oder großer 10 erhalten wird Bedingt durch lonenaustauschreaktionen, alkalische Hydrolyse der Versatzkomponenten und tribochemischen Reaktionen wahrend des Zerklemerungsprozesses wird ein verstärkter Abbau des Glasnetzwerkes und eine Abnahme des kristallinen Quarzanteils bewirkt In der Schlickerlosung resultieren daraus hohe Alkali- und Erdalkali-Ionenkonzentrationen sowie eine erhöhte Konzentration an Si-O-Baugruppen Bei der sich anschließenden keramtechnologischen Verarbeitung des keramischen Schlickers zu einer entsprechenden keramischen Masse, vorzugsweise durch Zerstäubungstrocknung, werden die gelosten Reaktionsprodukte auf den Partikeln der Quarz- und Glaskomponente homogen abgeschiedenThe offset components quartz sand and glass are milled together with water in a solids-to-liquid ratio of up to 70 to 40 to 30 and added after completion of grinding or shortly before temporary shaping aids The common wet grinding of the offset components takes place up to a particle size of more than 95% of the particles below 0.008 mm and a d value of the particle size distribution below 0.005 mm Erfmdungsgemaß it comes through the treatment process of the offset components in the aqueous medium to ion exchange reactions on the surface of the silicate glass particles, as a result, a strong alkaline slip having a pH equal to or greater Obtained by ion exchange reactions, alkaline hydrolysis of the offset components and tribochemical reactions during the Zerklemerungsprozesses an increased degradation of the glass network and a decrease in the crystalline quartz content causes in the slurry solution occur there s high alkali and alkaline earth metal ion concentrations and an increased concentration of Si-O assemblies In the subsequent ceramics processing of the ceramic slurry to a corresponding ceramic mass, preferably by spray drying, the dissolved reaction products on the particles of the quartz and glass components are homogeneous secluded
Erfmdungsgemaß erhalt man durch die Formgebung der keramischen Masse und durch den reaktiven Sinterprozeß bei Temperaturen zwischen 1000 und 1 500K einen dichten keramischen Werkstoff Der im Verfahren eingesetzte Quarz besteht aus einem quarzreichen Rohstoff mit mindestens 97 Ma -% Quarz, vorzugsweise aus einem Glassand, einem Quarzsand, einem Ruckstand der Gesteinsaufbereitung, beispielsweise der Koalinaufbereitung oder einem Gemisch der genannten KomponentenAccording to the invention, the shape of the ceramic mass and the reactive sintering process at temperatures between 1000 and 1500 K results in a dense ceramic material. The quartz used in the process consists of a quartz-rich raw material with at least 97% by mass of quartz, preferably of a glass sand, a quartz sand a residue of the rock treatment, for example, the Koalinaufbereitung or a mixture of the components mentioned
Fur die zielgemaßen Werkstoffe werden vorzugsweise Quarzanteile von 62 bis 80 Masseanteile in % eingesetzt, insbesondere 66For the targeted materials quartz proportions of 62 to 80 parts by weight in% are preferably used, in particular 66
Literaturliterature
1 Hecht, A - Elektrokeramik, 2 Auflage, Springer Verlag, Berlin 1976, S 3341 Hecht, A - electroceramics, 2 edition, Springer Verlag, Berlin 1976, S 334
Das eingangs genannte Verhältnis Feststoff zu Flüssigkeit liegt bei der Mahlung vorzugsweise im Bereich von 63 bis 68 zu 37 bisThe above-mentioned ratio of solid to liquid in the milling is preferably in the range of 63 to 68 to 37 to
Das erfindungsgemaß eingesetzte Glas ist ein Alkali-Erdalkali-Alumoborosilicatglas und weist folgende Eigenschaften aufThe glass used according to the invention is an alkali-alkaline earth aluminoborosilicate glass and has the following properties
Tg gleich oder kleiner als 840 KTg equal to or less than 840K
alpha3Oo 7οοκ gleich oder großer als 8 χ 10"6K"1 alpha 3O o 7οοκ equal to or greater than 8 χ 10 " 6 K" 1
Тхюо gleich oder großer als 550KТ х юо equal to or greater than 550K
tan δ gleich oder kleiner als 35 x 10"" (tan δ bei 1 MHz)tan δ is equal to or smaller than 35 × 10 -5 "(tan δ at 1 MHz)
Die elektrischen Eigenschaften des Glases müssen gewährleisten, daß der erfmdungsgemaße Werkstoff den entsprechenden Forderungen an Werkstoffe des Typs KER 220 genügt Ein dafür geeigneter Glaszusammensetzungsbereich ist (in Mol-%)The electrical properties of the glass must ensure that the material according to the invention meets the relevant requirements for materials of the type KER 220 A suitable glass composition range is (in mol%)
SiO2 65bis77SiO 2 65 to 77
AI2O3 2 bis 6Al 2 O 3 2 to 6
B2O3 0,1 bis 12B 2 O 3 0.1 to 12
Erdalkalimetalloxide 3 bis 14, davon vorzugsweise 1 bis58aOAlkaline earth metal oxides 3 to 14, preferably 1 to 58aO
Alkalimetalloxide lObis 16Alkali metal oxides 10 to 16
PbO 0,1 bis 2PbO 0.1 to 2
Der Einsatz von temporaren Hilfsstoffen, vorzugsweise Plastifikatoren, die durch Ausbrennen bei Temperaturen unter 830 K entfernt werden können, ist vorgesehen Vorzugsvananten der Formgebung sind das isostatische Pressen mit ggf anschließender Weißbearbeitung, das Trockenpressen und das Heißspntzen Die Formlinge werden in an sich bekannten Aggregaten, vorzugsweise im Schnellbrandofen bei Temperaturen zwischen 1 000 und 1500 K dicht gebrannt Dies kann sowohl meinem Einkanalelektrodurchschubofen mit einer Ofendurchlaufzeit von 2Ѵг Stunden als auch in einem Labormuffelofen mit einer Brenndauer von 15 Minuten bei der entsprechenden Maximaltemperatur erfolgenThe use of temporary adjuvants, preferably plasticizers, which can be removed by burning at temperatures below 830 K, is provided. Preferred formers are isostatic pressing with optionally subsequent white machining, dry pressing and hot-spinning. The molded articles are preferably used in aggregates known per se This can be done either in a single-pass continuous-flow furnace with an oven throughput time of 2Ѵg hours or in a laboratory muffle oven with a burning time of 15 minutes at the corresponding maximum temperature
Erfindungsgemaß bereitgestellt wird weiterhin ein dichter keramischer Formkörper aus Quarz und Glas, der einen Quarzanteil von 25 bis 64 Masseanteile in %, eine Biegefestigkeit von 140 bis 180MPa sowie eine Porosität von maximal 5 VoI -% aufweist und dessen thermomechanische und elektrische Eigenschaften im wesentlichen denen der Elektrokeramik des Typs KER 220 gemäß ICE-Norm 672-3 entsprechenAccording to the invention, a dense ceramic molded body of quartz and glass is provided, which has a quartz content of 25 to 64 parts by mass in%, a flexural strength of 140 to 180 MPa and a maximum porosity of 5% by volume, and whose thermomechanical and electrical properties are essentially the same as those of Electroceramic type KER 220 according to ICE standard 672-3
Der erfmdungsgemaße Formkörper weist ein Glas-Quarz-Pore-Gefuge auf, dessen Gefuge infolge des reaktiven Sinterprozesses einen vergleichsweise zur keramischen Masse geringeren Quarzanteil enthalt, bedingt durch An- und Auf lösung der sehr feinen Quarzpartikeln in der Glasschmelzphase bzw in der hoch Alkali- und Erdalkalimetalloxid enthaltenen Korngrenzschmelzphase Die Quarzpartikeln sind dadurch praktisch vollständig von der Glasphase benetzt und eingeschlossen Die Poren sind homogen verteilt und gerundet Der Scherben weist die wesentlichen fur die Elektrokeramik des Typs KER 220 geforderten mechanischen und elektrischen Eigenschaften aufThe erfmdungsgemaße molding has a glass-quartz pore Gefuge whose Gefuge due to the reactive sintering process contains a comparatively lower quartz content compared to the ceramic mass, due to on and on solution of the very fine quartz particles in the glass melting phase or in the high alkali and The quartz particles are thus practically completely wetted and enclosed by the glass phase. The pores are homogeneously distributed and rounded. The body has the essential mechanical and electrical properties required for the KER 220 electroceramics
Im Ergebnis einer Untersuchung zum Einfluß des Zerklemerungsprozesses der Versatzkomponenten auf die Werkstoffeigenschaften wurde ein unerwartet hoher Festigkeitsanstieg beobachtet, wenn die gemeinsame Naßmahlung der Versatzkomponenten im stark alkalischen Medium mit einem pH-Wert gleich oder großer 10 durchgeführt wird, die Korngroße aller Partikeln in der keramischen Masse und damit auch der Quarzpartikeln im Werkstoff zu 95% kleiner 0,008 mm ist, und die Durchgangskorngroße d^der Korngrößenverteilung einen Wert von 0,005mm unterschreitet und somit jenen Bereich verlaßt, der in der DD-PS 197 245 beansprucht wird bzw als Vorzugsbereich gekennzeichnet ist Dieser Festigkeitsanstieg geht deutlich über das Maß hinaus, das fur ein in der DD-PS 241 896 angegebenes Glas Quarz-Sintermatenal mit vergleichbarer Korngrößenverteilung der Quarzpartikeln gefunden wurde Überraschend ist auch, daß die unerwartet hohe Biegebruchfestigkeit des Glas-Quarz-Sinterwerkstoffs nahezu den Festigkeitswerten entspricht, die an einknstallinem Quarz bestimmt werdenAs a result of an investigation on the influence of the process of crushing the offset components on the material properties, an unexpectedly high increase in strength was observed when the combined wet milling of the offset components in the strongly alkaline medium having a pH equal to or greater than 10 is performed, the grain size of all the particles in the ceramic mass and thus the quartz particles in the material to 95% less than 0.008 mm, and the Durchgangsskorngröße d ^ the particle size distribution falls below a value of 0.005mm and thus leaves that range, which is claimed in DD-PS 197 245 or is characterized as a preferred range of this Strength increase goes well beyond the extent that was found for a specified in DD-PS 241 896 glass quartz Sintermatenal with comparable particle size distribution of quartz particles It is also surprising that the unexpectedly high bending strength of the glass-quartz sintered material almost the Festi equivalent to those determined on a quartz crystal
Fur den unerwarteten Effekt der Festigkeitssteigerung ist die Verbesserung des Einbindungsgrades der Quarzpartikeln in das Matrixmaterial verantwortlich, die infolge des reaktiven Aufbereitungsprozesses durch die Erhöhung der Alkali- und Erdalkalimetalloxidkonzentration in der Korngrenzschicht der Partikeln und durch den damit im Zusammenhang stehenden reaktiven Sinterprozeß an den Quarzkorngrenzflachen bedingt wird Erst mit der erfindungsgemaßen gemeinsamen Naßmahlung der Versatzkomponenten im stark alkalischen Medium wird die im allgemeinen bei den durch Trockenmahlung der Versatzkomponenten, Schlickerbereitung und Zerstäubungstrocknung hergestellten keramischen Massen zu beobachtende ungenügende und von Versatzaufbau und Sintertemperatur abhangige Quarzeinbindung überwunden, so daß auch keramische Massen mit Quarzanteilen großer gleich 70Ma %zu dichten Werkstoffen gebrannt werden können Dabei wird gleichzeitig eine deutliche Festigkeitssteigerung erzielt Die Verbesserung der Quarzeinbindung ist darüber hinaus mit einem deutlich meßbaren Anstieg der Gefugespannungen an den Quarzpartikeln verbunden Das Werkstoffgefuge mit guter Quarzeinbindung ist durch eine geringe Porenzahl und -große gekennzeichnet Die Anzahl der Rißbildungskeime und die Rißbildungsneigung ist somit bedeutend geringer als bei dem fluondfreien Glas-Quarz-Sintermaterial des Standes der Technik Als glasiges Ausgangsmatenal fur die erfindungsgemaße Masse können alle an sich kristallisationsstabilen Silicatglaser mit einem mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten von mindestens 8 χ 10"6K"1 und einer Transformationstemperatur unterhalb der Hoch Tief-Quarzumwandlung dienenThe unexpected effect of the increase in strength is due to the improvement in the degree of incorporation of the quartz particles in the matrix material, which is due to the reactive treatment process by increasing the alkali and Erdalkalimetalloxidkonzentration in the grain boundary layer of the particles and due to the associated reactive sintering process at the quartz grain boundary surfaces Only with the invention according to the common wet grinding of the offset components in a strongly alkaline medium which is generally observed in the dry masses of the offset components, slurry preparation and Zerstäubungstrocknung ceramic mass observed insufficient and dependent on offset build-up and sintering temperature quartz binding overcome, so that even ceramic masses with quartz proportions equal 70Ma% can be fired to dense materials At the same time a significant increase in strength is achieved The improvement d The material bond with good quartz inclusion is characterized by a low pore number and size. The number of cracking nuclei and the cracking tendency are thus significantly lower than in the fluorine-free glass-quartz sintered material of the prior art As for the inventive Ausgangsmatenal glassy mass all "K 6" 1 and a transformation temperature can in itself stable crystallization silicate glasses having an average linear expansion coefficient of at least 8 χ 10 are below the high-low-quartz conversion
Ein fur den erfindungsgemaßen Formkörper bevorzugter Quarzanteil liegt zwischen 40 und 55 Masseanteile in% Die Porosität beträgt vorzugsweise 1 bis 5VoI -% Der Formkörper enthalt infolge Mahlkugelabriebs einen Anteil von etwa 4 bis 10 Masseanteile in % an Korund Die Oberflache ist im allgemeinen matt bzw mattglanzendA preferred quartz content for the molded article according to the invention is between 40 and 55 parts by weight in%. The porosity is preferably 1 to 5% by volume. The shaped article contains about 4 to 10 parts by weight of corundum as a result of grinding ball abrasion. The surface is generally matt or matt glossy
Ausführungsbeispieleembodiments
Die Erfindung soll nachstehend durch Ausfuhrungsbeispiele naher erläutert werdenThe invention will be explained in more detail by exemplary embodiments
30 bis 80 Masseanteile in % Quarzsand Weferlingen Sorte B werden mit 70 bis 20 Masseanteile in % vorzerkleinertem Silicatglas der chemischen Zusammensetzung in Masseanteile in %30 to 80% by weight in% quartz sand Weferlingen grade B are mixed with 70 to 20 parts by weight in% of pre-shredded silicate glass of the chemical composition in mass fractions in%
sowie mit den nachfolgenden physikalischen Eigenschaftenas well as with the following physical properties
alpha3oo 7οοκ gleich 8,9 x 10"6K"1 Tg gleich 819K Dichte gleich 2,6g/cm3 alpha 3 oo 7οοκ equal to 8.9 x 10 "6 K" 1 Tg equal to 819K density equal to 2.6 g / cm 3
in einer 40-l-Trommelmuhle mit Sinterkorundkugeln als Mahlkörper und einem Mahlkörper Mahlmedium Mahlgut-Verhältnis von 5 0,5 1 20 bis 80 Stunden vorzugsweise 48 bzw 65 Stunden naßgemahlen Die wäßrige Suspension hat einen pH-Wert von 10 bzw 11, ihr Feststoffanteil weist Korngroßendurchgangswerte auf, die kleiner sind alsin a 40-l drum mill with sintered corundum balls as grinding media and a grinding medium grinding medium grinding ratio of 5 0.5 1 20 to 80 hours preferably 48 or 65 hours wet-ground The aqueous suspension has a pH of 10 or 11, their solids content points Grain size throughput values that are smaller than
d95 = 0,0075 mmd 95 = 0.0075 mm
do4 = 0,0049 mmdo4 = 0.0049 mm
d5o = 0,0024mmd5o = 0.0024mm
d16 = 0,0007 mmd 16 = 0.0007 mm
und die spezifische Oberflache der keramischen Masse ist großer gleich 6,5m2/g Durch Zugabe einer wäßrigen Hilfsstofflosung, bestehend aus 0,5 bis 1 Masseanteile in % eines Polyvmylalkohols und 0,5 bis 2 Masseanteile in % eines speziellen Polyethylenglykols, wird die Suspension durch kurzzeitige intensive Homogenisierung in der Trommelmühle zu einem stehfahigen Schlicker weiterverarbeitetand the specific surface area of the ceramic mass is equal to or greater than 6.5 m 2 / g. By adding an aqueous adjuvant solution consisting of 0.5 to 1 parts by weight in% of a polyvinyl alcohol and 0.5 to 2 parts by mass in% of a specific polyethylene glycol, the suspension becomes processed by short-term intensive homogenization in the drum mill to a still-standing slip
Der Tabelle 1 sind fur die Beispiele 1 bis 6 die Bedingungen des reaktiven Aufbereitungsprozesses der Versatzkomponenten und die Pulvercharakteristika des Feststoffanteils zu entnehmen Das aus dem keramischen Schlicker hergestellte Granulat wurde umaxial mit einem Druck von 20 bis 100 MPa trocken zu Formkorpern verpreßt Daran schloß sich der Sinterprozeß sowohl in einem Einkanalelektrodendurchschubofen bei Brenntemperaturen von 1 000 bis 1 280K, Brennzeiten von 10 Minuten bei Maximaltemperatur sowie einer Ofendurchlaufzeit von 2V2 Stunden als auch im Labormuffelofen bei einer Brenntemperatur von 1 000 bis 1450 K mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2K/min und einer Haltezeit von 15 Minuten bei Maximaltemperatur an Die dicht gebrannten Formkörper zeigen im Ergebnis des reaktiven Aufbereitungs- und Sinterprozesses mit einem Phasenbestand von vorzugsweise 25 bis 55 Masseanteile in % Quarzanteil, 4 bis 8,5 Masseanteile in % Korund und dem Rest Glas das offenbarte Gefuge Die geschlossene Porosität ist gering und erreicht Werte von 1 bis 5 Volumenanteile in % Die charakteristischen Eigenschaften fur eine dichte Quarzkeramik, die die Eigenschaftsanforderungen fur die Elektrokeramik des Typs KER 220 erfüllt, sind anhand der Beispiele 1 bis 6 in der Tabelle 2 zusammengestelltTable 1 shows the conditions of the reactive preparation process of the offset components and the powder characteristics of the solids content for Examples 1 to 6. The granules prepared from the ceramic slurry were pressed around the mold to form extrudates at a pressure of 20 to 100 MPa. This was followed by the sintering process both in a single-channel push-through furnace at firing temperatures of 1 000 to 1 280K, firing times of 10 minutes at maximum temperature and a furnace throughput time of 2V2 hours as well as in the laboratory muffle furnace at a firing temperature of 1 000 to 1450 K with a heating rate of 2K / min and a holding time of 15 Minutes at maximum temperature The densely fired shaped bodies show as a result of the reactive treatment and sintering process with a phase inventory of preferably 25 to 55 mass fractions in% quartz, 4 to 8.5 mass fractions in% corundum and the remainder glass the disclosed Gefuge Die geschlossen e Porosity is low and reaches values of 1 to 5 volume percentages. The characteristic properties for a dense quartz ceramic that meets the property requirements for the KER 220 electroceramics are summarized in Table 2 using Examples 1 to 6
Bedingungen der gemeinsamen Naßmahlung der Versatzkomponenten und Pulvercharakteristika der keramischen MassenConditions of joint wet grinding of the offset components and powder characteristics of the ceramic masses
Tabelle 1 (Fortsetzung)Table 1 (continued)
Spez. Oberfl.Spec. Surface
(m2/g)(m 2 / g)
Dichte (g/cm3)Density (g / cm 3 )
6,8 4,2 1,8 0,6 6,56.8 4.2 1.8 1.8 6.5
2,692.69
7,5 4,6 1,8 0,6 6,77.5 4.6 1.8 0.6 6.7
2,692.69
7,4 4,7 1,8 0,6 6,97.4 4.7 1.8 0.6 6.9
2,712.71
2,702.70
5,8 2,8 1,5 0,4 8,85.8 2.8 1.5 0.4 8.8
2,722.72
6,0 3,6 1,4 0,4 10,06.0 3.6 1.4 0.4 10.0
2,712.71
Dielektrischer Verlustfaktor bei 200CDielectric loss factor at 20 0 C
0,1 MHz tan δ 10~3 0.1 MHz tan δ 10 ~ 3
1MHztan510"3 1MHztan510 " 3
10MHztan610"3 10MHztan610 " 3
2,1 2,32.1 2.3
2,4 2,3 2,42.4 2.3 2.4
3,0 3,0 3,13.0 3.0 3.1
5,2 5,0 4,85.2 5.0 4.8
Claims (12)
Family
ID=
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