DE1903597A1 - Fasern und Textilien aus stabilisiertem tetragonalem Zirkoniumdioxid undd Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Fasern und Textilien aus stabilisiertem tetragonalem Zirkoniumdioxid undd Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
DR. ELISABETH JUNG, DR. VOLKER VOSSIUS, DiPL.-ING. GERHARD COLDEWEY
8 MÖNCHEN 23 · SI EGESSTR AS SE 2,6 - TELEFON 34 SO 67 . TE LEGRAMM-A DRESSE: INVENT/MONCHEN
TELEX 5 29
U.Z. E 012
DD-7156-σ
DD-7156-σ
2 4. JAN.
CARBIDE CORPORATION New York, N.Y., 7·St.A.
Fasern und Textilien aus stabilisiertem tetragonalem Zirkoniumdioxid
und Verfahren zu ihrer Herstellung
PRIORITÄT: 24. Januar 1968 - V.St.A. - Anm.-Nr. 700 031
Die Erfindung betrifft Pasern unj Textilien aus stabilisiertem
tetragonalem Zirkoniumdioxid. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der Pasern und
Textilien aus stabilisiertem tetragonal era Z irköniumd ioxid.
Zirkoniumdioxid (ZrO2) k&t einen Schmelzpunkt von 26770C
9 Q9886/1277 BAD ORIQIfWt.
und ist daher als feuerfestes Material eshr brauchbar. Reine
Formkörper aue ^irkoniumdioxid worden jedoch selten als feuerfeste Körper verwendet, weil nahe IuOO0C sine Phasenumwandlung
auftritt» Unter 10000C liegt reiues Zirkon! umdioxisi in der sonoklinen
Form vor una wandelt sicii beim Erhitzen über 1000 C in ciie
tetragonale Form unio Die Phasenumwandlung bei etwa 1000 C ist von
einer grossen Volu.raenänderung begleitetP die dazu führen k.&
dass ein aus reinem ZirkoniuKdioxid hergestellter
zerspringt. Es ist jedoch bekannt, dass Zirkoniumdioxid durch Brennen mit bestimmten anderen feuerfesten Oxiden stabilisiert
werden kann, wobei sich die kubische For© des ürkoniumöicxias
bildet, die über einen grossen Temperaturbereich stabil ist« So
wird Zirkoniumdioxid unter Bildung der kubischen j?orsi häufig
durch Brennen bei 17000C oder darüber mit H55 bis Ib Gew«-^
Yttriuiaoxid, dursh Brennen bei 155O0G oder darüber mit 8 eis
15 Gew«-$ Magnesiumoxid oder durch Bremx6S£ fc©i 15000C ed es- umzüber
mit 6 bis 15 Gew»-^ Galci?imoxid stafeilieiert« Zixk€>niMm&±-
oxid kann auch in der kubischen Form durch SilieiumdiGxid,s
Scandiumoxid und Oxiden der Seltenen Erden (Oxide der isntfeaniden)
stabilisiert werden« Verfahren zur Stabilieierui%
Zirkoniusadioxid sind in "Oxide Ceramics" voa Eug©ne
Academic Press, New York (I960), Seiten 564-36? und
perature Technology", herausgegeben von I0E0 Campbell,
Wiley and Sons, lncOf Sew York, Seiten 77-81 beschrieben.
Es wurde gefunden, dasa Basern und Textilien aus Zirkoniumaio/.ΐύ
in der tetragonalen Form durch kleine, sorgfältig geregelte Mwik^
von Metallaxiden von Elementen der Ciruppe III B des Perioden-
9 0 9 8 66 7 12 7 7" BAD ORIGINAL
systems etabilieiert uerden konneiu
Die erfindungsgemä&SG Fasern und Textilien aus stabilisiertem
tetragonalem Zlrkoniuradio^id sind dadurch gekennzeichnet, daae
eie ein Metalloxid eines Elements der Gruppe III B des Periodensystems
in einer solchen Menge enthalten, dass wenigstens etwa 80 J6 der Fasern oder Textilien aus üirkoniumdioxid nach 2-stündigem
Erhitzen auf etwa 8000C in der tetragonalen Form vorliegen.
Die bei den erfindungegemässen Fasern und Textilien aus Zirkoniuadioxid
brauchbaren Metalloxide von Elementen der Gruppe
III B dee Periodensystems sind beispielsweise Scandiumoxid,
Yttriutaoxid, Oxide der Seltenen Erdmetalle, wie Lanthanoxid,
Cerdioxiö und Oxide der Metalle der Actiniden, wie Uranoxid.
Bevorzugte Ketalloxidstabilisatoren sind Yttriumoxid, Cerdioxiu und gemischte Oxide der Seltenen Erdmetalle0 Yttriutnoxid (YpO-i)
ist besonders bevorzugt. Gegebenenfalls können die Metalloxidstabilisatoren
in Form γοη Gemischen verwendet werden.
Die erfindungsgemässen Fasern und Textilien aus stabilisiertem
tetragonalem Zirkoniuradioxid werden analog dem Verfahren hergestellt,
das in der belgischen Patentschrift Nr0 697 315 beschrieben
igt. li*ses Verfahren besteht darin, dass man Fasern oder
Textilien aus organischen Polymeren mit einem Gemisch aus einer
Zirkoniumverbinviung und einer Metallverbindung eines iälements der
Gruppe III B des Periodensystems imprägniert und die imprägnierten
Fasern oder Textilien zumindest teilweise in eij.er oxidierenden
Atmosphäre ao hoch erhitzt, dass das organiecrie Polymere ver-
9 0 9 β Ρ 9 '«'>·?'?
jm^m^Q BADÖRIQtNAL
solLit imd. verflüohtl^t wird, Ghzie aase es dabei yerbreiuit und
gleichseitig diö £äri:.oi\iuiK verbindung und die MetalXverbindung
iss glements eier Sruppe III B des Periodensystems in die ©ntspreelienden
Oriole ^B-^GVianaelt verdeno -Üi© erfealteaen
tso I?s,3srji iind. Tezüilien aus Zirkoniumdioxid behalten*die gleiefa®
Fei?:]: "?i@ die urspr-mi rl· ich θ jraaer oder das ^esrfei
otrföfcl sie j)iEöneiOi5en kleiner werden0
iiiu'.vaß una üie net
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ein und werden sv/i
das Losurifcsaiotsl
Kristallite« ©
:;:'."■ :;.;. - frä.;;^:: üienenden Fasern ©der-Textilien können ISi Porsa
-ο·» ΰ?ϊΠϊ; ::iiis-5liäden, gewirkten oder gewobenea Textilien oder
all8 Füg iijiu iüiösre ffaservliestextilien vorliegen, inatoesondere
in solshsn Textilien, bei denen die Einzelfasern durch bestimmte
Yc j? iah? en j wie Kadeln, in ausreichendem Maas miteinander ver~
filst sind,
909886/1 277
Die als Träger dieneaüen Fasern eder Textilien köiine.« aus jedem
organischen Polymer©?.'; iAergeatellt sein, soweit das Polymere
durch die beschriebene Struktur aus ausseist kleinen Kristalliten
gekennzeichnet istf die in einer i-latrix &αε amorphen Bereichen
zusammengehalten werdenρ wobei sich, dies"; Bereiche bei© Eintauchen
in eine Lösunge die die Metallverbindungen enthält, vergrössern
und den Metällverbindun^-eii das Eindringen ©möglichen ο
Als Faser- oder Textilmaterial 2z~im GslliilosertiatesriaX, wie regenerierte
Osll^losc, -wQzsgitms Celluloseacetat, Baumwolle oder
Leinen verwendet werdeiu DrIs Fasern üder Sextilieii können auch
aus 1'JoIIe2, Seide» lorylpolymerea, Pslyesiern, Poljaaiden oder
Poljuretiiazisn öestefeeii, Bevoraugt werden Faseret uff g und Textilien
aus regenerierter Cellule »si? verwendet.
Imprägnieren der Fasern oder Textilien können viele verschiedene
Zirkoniumvei^binduiigeii und Metallverbindungen aus KIemsnten
der Gruppe 113. B des Periodensystems verwendet werden.
Beispiele solcher Verbindungen sind Sirkoi!ylchlorid? 2irkoniumaeetat,
Zirkoniumoxalatj Zirkoniiuasitrat, Yttriuiaaoetet, YttriumtriChlorid,
Yttriuräoxalat und die Acetate und Chloride von Scandium, Oeri und anderen Seltenen Brdmetallen sowie von Uran.
Nach dem Imprägnieren der Fasern oder Textilien mit den Metall**
verbindungen aus der Lösung in einem Lösungsmittel wird vorzugsweise
die überschüssige Lösung von der Oberfläche der Kinzelfasern
entfernt, damit eine Ansammlung von verbackter Metallverbin(Äuric,
vermiecen wird« JDies kann durch Ablöschen mit Fließpapier,
uittelc Druckv/aiaen, tiurch Zentrifugieren oder andere Verfahren
909886/1277
so39 durch Troe&üea as d,©^ l«aft ©
i-'?,"'- uatss? SilCE^ä s
a nieM EfMr al® e$w& 16©% J© Sti5Pi.äe
dais®! eijs !mteiiaden ü®r als feig©? #£®i!€-adeE FeiierR ©der f©x%ilien
vesiaied©®, wird* Maeixdem si©h soaäeiast öä© Metalloxid gebil
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909888/1277
BAD
19035S7
©ziel isozas^:· ϊμ ei/ITw iHstastabiles. tcd^/.^Jial^rfi Psrs; c'üxch Zer-
QiEe^ gir^miümverfcäindting, an οώ? Xrafΐ- bei Temperatures
ait at^a ^'r'At:ll!j (gewöhnlich ewS.c^ui; etm 500 issd 6000C)
\ >a uvjiiai Erhitaea o53erlialb etwa 6000C in die
ic-h ie<
kristallo-
p"'^"""^ III E
g ac-t-c
eioKo KaiJ^ozi vGi/, -äiwa 5 Ms 20 Geh .,--f.- 3eröivKJ/:. --,^i; e
as G@w;Loii"S von. ■.-■:■-rkeriiias'iiozid süsnü-^a^ att iJ^^s;'- ...;;· '· vurdt
befiiaaea» Κ^ω^ϊι- vor «iw&
bis SO CI-So1W-- ^©s ^©LTleo^t-sa Seltenen Exöme'öElloEiif;:.-. le?-7£
ani" u(ü3 -S-a'iLd-iät "öe Slsüt-^iaadio^ii susamiaes alt;
Seltenen iäsüJ:£tüU.G^,u<m,, at-älly»
909886/1277
=- 8 — ■ . ■
Die genau zu. verwendende Stabilisatormengo hängt teilweise vom
Verwendungszweck 'der Fasern o<ä@r -Textilien aus Zirkoniumdiosiä'
ab. Bei'Anwendung en, bei denen die hervorragende Festigkeit, von.
. Sirkoniuiadiosid gegenüber Alkalien Von Bedeutung ist !and wobei
dl© AmwendunfeStemperaturen nicht übermäßsig hoch sind (soßo
148'bis 26O0G)J brauchen nur 0,5 Mol-ji Yttriumoxid verwendet »
ve^en. Ein© Zusetzmente toe etwa 2 bis 4 Μο1-5δ Yttriumoxid 1st
dann erwünschts wenn di© Fasern oder Textilien aus Zirkoniumdiosid
auf 800 bis 10000C erhitzt werden sollen, um Yerunrelni«»
w ™,^„^ m ©ntfernen und eine maximale Verdichtung su ©rreichenj,
elsi© 'm-axlnale !festigkeit gegen Oheaiikalien erreicht wird«
Bsi solchen Anwendungesweoken kann die Gegenwart von 10 bis
20 cßs oionoiElinena Slrkonlumdioxld gestattet werden. W@nn das
.ZlrJ^pnlumdiozid bei Temperaturen oberbalb 10OQ0C verwendet werden soll, wird gewöhnlieh zur Erzielung der günstigsten physikalischen
Eigenschaften eine Menge von etwa Z bis 4 Mol-#
Yttriumoxid verwendet.
Die Fasern und Textilien aus stabilisiertem tetragoaales
Zirkoniußdioxid gemäse der.Erfindung haben einen sehr hohen Gebrauchswert
bei sehr hohen Temperaturen und für Anwendungessweoke,
bei denen die Korrosionsfestigkeit wichtig ist. Di®.Fasern und
Textilien aus stabilisiertem Zirkoniumdioxid können s*B. als
Trennwände in Batterien, Akkumulatoren sowie Brennstoffelementen, ale Rphrauskleidunöeu und al® Tiegel für geschmolzene Metalle
oder als Hitzeschutzschllder verwendet werden. *
Die Erfindusig wird durch die Beispiele erläutert.
909886/1277
■■■.'. ■ . 9 -
Eine Reihe von Tuchen aus Zirkoniuindioxid mit einem Gehalt an
wechselnden Mengen Yttriumoxid wurden nach dem Verfahren der
belgischen Patentschrift Br. 697 315 hergestellte Ale Auegangsmaterial
wurde ein quadratisch gewebter Stoff aua regenerierter
Cellulose verwendet. Die regenerierte Cellulose wurd® in In
Salzsäure angequollen und dann in Wasser gespült* Das Tuch wurde
dadurch imprägniert, dass es 18 Stunden in eine 2,5~m0iare
wässrige Lösung von ZrOCl2 getaucht wurde 9 die wechselnde Mengen
YCl« enthielt. Das imprägnierte Tuch wurde dreimal bei
4000 bis 46OO U/min in einem Korb von 28 cm Durchmesser insgesamt
20 Minuten zentrifugiert» um die überschüssige Salzlösung zu entfernen» Das Tuch wurde anschliesaend in einem Umwälzluftofen
erhitzte Die Anfangstemperatur betrug 250Co Die Temperatur
wurde allmählich über einen Zeitraum von 24 Stunden bis auf eine Endtemperatur von 65O0C erhöht. Anschliessend wurde das Tuch
unter den in der Tabelle I angegebenen Bedingungen erhitzt.
In Tabelle I ist der Yttriumtrichloridgehalt der Imprägnierlö«
sung, der Gehalt an YgO, im Zirkoniumdioxidtuch in &öl-# und
die KristallStruktur im Tuch nach der Wärmebehandlung an der
Luft angegeben. Die' Kristallstruleturen wurden bei fiaumtemperatur
durch Röntgenbeugun& bestimmt. Die Eea©iehnua%en M, T und C
bezeichnen die-monokline,-tetra&onale bzw. kubische Phase, die
im ZirJconiumdioxidtuch vorliegt 0
909 88 6/1277
Kristallstruktur eines; Tuches aus
3?uch Nr. | YCl3-Gehalt | ' Έοΐ-io Y2O3 | 0 | 1 Std« | M· | Kristallstruktur nach: | • bei | 1 Std. bei | 24 Std, | M | |
der Lösung | im Tuch. | 1 Std | 0G | 14QO0G | |||||||
g/i | • | , bei | 1200 | , bei | |||||||
co | 1,29 | 10000C | M | ?6 .M | 100 % M | 140O0C-. | M | ||||
O to |
ι | 0 | (D | 100 | |||||||
OO | 93 io | 100 56 | |||||||||
00 | ι\2,08 | 9 P | M | f H | 100 % M | ■M | |||||
CD
^_ |
2 | 3,6 | 0? | 100 | |||||||
1 ' ■ ■ ι | .'■ 2,73 | 90 y0 | ΐ | 100 '$ | T · | ||||||
NJ | 5,52 | io io | C. | io μ | 96 S* M | C | |||||
-«J | 3, ' ; | 7,2 - | 7,10 | ..'0 | 43 | io τ | 4 $ T * | C | |||
9,57 | 9 io | G ; ' : | 57 | 100 SS T | 100 5δ | C | |||||
■'■ ■ 4 ■ ■ | 13,9 | 91 io | 100 | iö ο | 100 56 G | ||||||
5 | 26,2 | 100 °/o | 100 | $ C | 100 56 C | 100 $ | |||||
6 | 37,4 | too io | 100 | ^ C | 100 .-?6 C | 100 $ | |||||
7 | 47,8 | too % | 100 | loo io | |||||||
too io | 10Ö> | ||||||||||
CQ O CO
Beispiel 2 -·.
Es ward® ein freistehendes thermisch isolierendes Hitaeschild
aus Zirk©ralnaäiöxid hergestellt» Die Konstruktion des
Hitzeschildes bestead aus.-'awei Halbsylindern von 12,2 cm
Innendurchmesser und 27? 8 om Höhe» wobei Boden und Decke durch
kreisförmige Platten gebildet wurden» Die- Wandstärke dee
Zylinders schwankte «wischen 3«8 und 5,1 sun«, Das Hitzeschild
wurde nach folgendem Verfahren hergestellt!
Ein Zirköniumdioxidtuch aus 0,76 mm starken Faden im Satingewebe
mit ©inem Gehalt von 2 „2 ίΐο1~5έ Yttriumoxid al© Stabilisator
wurde aus regenerierter Cellulose analog dem Verfahren
von Beispiel 1 hergestellt. Das Tuch wurde bis zu einer
Endtem^eratur von IuOO0C gebrannt. Es wurde anschliessend
mit einem Kleber aus Zirkoniimdioaid imprägniert und um
einen Zylinder gewickelte bis ein Laminat aus sechs Schichten
erhalten wurde. Als Kleber wurde ein Gemisch aus 165 Gew.-Teildn
einer wässrigen Lösung von basischem Zirkonylchlorid
ZrO(OH)CLnH2O und Yttriumtrichlorid einer Dichte von 1,65
bei etwa Hsumtempgratur in einer Men^e» dass- beim Brennen
4 Gew.-Jt (2,2 MoI-^') Yttriumoxid in Zirkoniusidioatid vorlagen,
sowie aus 100 Gewe-!'eilen eines Zirkoniumdloxidpulvers
mit einem Gehalt von 4 Gew,-$ Ittrlumoxid verwendet. Das Pulver
wurde durch Plasa-Eersetzung einer wässrigen Lösung von
Zirkonylchlorid und Yttriumtrichlorid bei 600 bis 800°C und
909886/1277 BAD ORIGINAL*
anschlieesendes 2O~stündiges Vermählen dee Zersetzunßsprodukts
in einer Kugelmühle und Sieben des Pulvere durch ein Sieb der Maschenweite 0,037 ioeu hergestellt. DnB l*uofa wog.
340 g und der Kleber 220 g. Das Laminat wurde ansehlieeeend
bis auf eine Temperatur von 10000C über einen Zeitraum von
4 Stunden erhitzt. « -
Das Hitzeschild wurde in einen mit V.'olframdrahten erhitzten
Vakuumofen gebracht. Der Ofen wurde 20-mal schnell erhitzt und abgekühlt, wobei Temperaturen von Raumtemperatur
bie 8^O0C bis 20000C erreicht wurden, ohne dasβ ausser einem
leichten Verziehen das Hitzeschild beschädigt wurde. Nicht stabilisiertes Zirkoniumdioxid würde während dieses Versuche zersplittert sein, wahrscheinlich schon währenu der
ersten Aufheizperiode.
Ein Tuch aus Zirkoniumdiozidfäden einer Stärke von 0,02$ mm
im Satingewebe, das 4,56 Gew.-# (2,5 Mol-#) Yttriumoxid
enthielt, und nach dem Verfahren der belgischen Patentschrift Nr. 697 315 aus regenerierter Cellulose hergestellt
worden war, wurde auf verschiedene Temperaturen erhitzt und anschliessend 50 Stunden in eine Lösung von
75 Gew.-Ji Kaliumhydroxid in Wasser von 2100C eingetaucht.
Die Brenndauer und die Brenntemperaturen (an der Luft) eo-
909886/1277 BADORlGiNAL
wie die Zugfestigkeiten vor und nach, dem Eintauchen in die
KaiiumhydroxidIosung sind in der folgenden Tabelle II ange-•
geben. -.
Maximal- | TABELLE II | Zugfestigkeit kg/cm | nach dem Ein tauchen in KOS |
|
Probe | Temp« 0C |
Brenn | vor dem Ein tauchen in KOH |
0,0056 |
650 | dauer Std. |
0,143 | 0,0056 | |
1 ' | 700 | 5 | 0,178 | 0,0089 |
2 | 800 | 1 | 0,125 | 0,03 |
3 | 900 | 1 | 0,16 | * 0,084 |
4 | 1000 | 1 | 0,178 | |
5 | 1 | |||
Es wurde gefunden, daß das auf 10000C erhitzte Tuch die
Festigkeit am besten beibehielt. Nicht-stabilisiertes Zirkoniumdioxid
kann nicht auf Temperaturen von annähernd 10000G ohne Bildung der monoklinen Phase erhitzt werden,
die nicht annähernd so widerstandsfähig gegen Chemikalien
ist, wie die tetragonale Phase, wahrscheinlich weil die Einzelkristalle in der monoklinen Phase viel größer sind.
Alle fünf Tuche aus Zirkoniumdioxid, die mit Yttriumoxid
stabilisiert waren, waren nach der Berührung mit der Kalilauge in Ordnung und konnten daraus zurückgewonnen werden.
909886/1277
.'■' , - - 14■'- ■- ; ■_: :.■■
Eine Reihe von Tüchern aus Zirkoniumdioxid wurde nach dem in Beispiel 1 angegebenen Verfahren hergestellt. Ale Trägermaterial wurde ein Tuch aus fünffachem Satingewebe aus einem
Garn von regenerierter Cellulose von 1100 Denier mit
480 Fäden verwendet. Die Tücher aus regenerierter Cellulose wurden 17 Stunden mit einer wässrigen Lösung von Zirkonylchlorid einer Pichte 1,400 + 0,002, die wechselnde Mengen.
Yttriuaitrichlorid enthielt, getränkt·. Die imprägnierten
Tücher wurden noch einmal durch Waisen mit einer Spaltbelastung von 8 t bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von
■Hin
3»0 U/ /abgequetscht„ Nachdem die Sucher an der Luft getrocknet waren, wurden sie unter den gleichen Bedingungen
erneut gewalzt. Das Erhitzen erfolgte nach dem Schema, das in Beispiel 1 angegeben ist, bis auf eine lindtemperatur von
6000C.
Die verwendeten Mengen von Yttriumoxid und Zirkoniuod!oxid
(YOl5 und ZrOCl2) in der Imprägnierlöeung und die Gewichte
der Tücher aus regenerierter Cellulose, die als Trägermaterial
verwendet; wurden, Bind in der folgenden Tabelle III angegeben.
909886/1277 BAO OKlGiNAL
Mol-jS Y2O5 |
TABELLE III | ZrO2(I) (als ZrOCl2) in g/l Impräg nierlösung |
Gewicht des Tuches, aus Cellulose- regenerat |
|
Tuch Nr.. | 0 | Y2O3(I)CaIs in g/l Impräg- nierlösung |
312 | 272 |
1 | 0,5 | 0 | 307 | 270 |
2 | 1,0 | 0,69 | 305 | 272 |
3 | 1,5 | 1,23 | 304 | 266 |
4 | 2,0 | 1,83 | 305 | 266 |
5 | 2,5 | 2,52 | 303 | 267 |
6 | 3,0 | 3,32 | 301 | 264 |
7 | 3,5 | 4,17 | 301 | 267 |
8 | 4,0 | 5,39 | 297 | •265 |
9 | 5,0 | 6,84 | 289 | 265 |
10 | 6,0 | 11,28 | 289 | 266 |
.11 | 12,0 | 13,93 | 268 | 263 |
12 | 31,10 | |||
(1) Zirkonylchlorid und Yt-feriuintrichlorid werden häufig
unter Angabe der Anzahl Gramm Oxid je.Äquivalent gehandelt.
909886/1277
BAD
In der folgenden Tabelle xV sind die Mol~$ Yttriurnoxid angegeben^
"die in den Tüchern gefunden wurden, die nicht identisch mit den Mengen sind, die in der,Imprägnierlösung vorlagen.
Weiter sind die kristallo.graphisch.en Phasen nach '■
der Wärmebehandlung für die angegebenen Zeitspannen angegeben.
90 9886/127 7
TABELLE | IV - | 2° 3hi |
alt | = tetragonal; C | T M |
1 Std. 80O0C |
aus ZrO2-Y | T M |
kubisch) | 2°3 | M | |
O | 2 Std. 60O0C |
T M |
60$ T 40$ M |
- = | T M |
1 Std. bei |
M | |||||
Kristalle-graphische Phasen in Tüchern nach der Wärmebehandlung an der Luft |
1: | ,0 | 91$ | T M |
80$ T 20$ M |
1 Std'. bei 1QOO0C |
.T M |
100$ M | M | |||
Tuch | (M = monoklin; T | t; | ,3 | 91$ 9$ |
T M |
89$ T 11$ M |
86$ | T M |
100$ M | M | ||
1 | Y2O3- Y. Gehalt· Gi Mo 1-$ G< |
I1 | ,7 | 93$ 7$ |
T M |
89$ T 11$ M |
24$ 96$ |
T M |
9$ T 91$ M |
T M |
||
2 | O | 1, | ,8 | 93$ n. |
T M |
90$ T' 10$ M |
25$ 75$ |
T M |
12$- T . 88$ M |
1 Std. bei 140O0C |
T M |
|
3 | 0,55 | 2, | ,3 | 92$ 8$ |
T M |
94$ T 6$ M |
51$ 49$ |
T M |
18$ T 82$ M |
100$ | T M |
|
4 | 0,72 | 2, | ,6 | 94$ 6$ |
T M |
93$ T 7$M |
45$ 55$ |
T M |
25$ T 75$ M |
100$ | T M |
|
5 | 0,93 | 3, | 3 | 93$ 7$ |
T M. |
93$ ΐ 7$ M |
87$ 13$ |
T M |
24$ T 75$ M |
100$ | T | |
6 | 1,0 | 4, | ,3 | 94$ 6$ |
T | 93$ T 7$ M |
93$ 7$ |
T M |
49$ T 51$ M . |
100$ | T | |
7 | 1,3- | 6, | 2 | 95$ 5$ |
T M |
100$ T | ,92$ 8$ |
T | 97$ T 3$ M |
4$ 96$ |
T | |
8 | ' 1,4 | 6, | 9 | 100$ | C | 96$ T 4$ M |
94$ 6$ |
G | 100$ T | 13$ 87$ |
C | |
9 | 1,8 | 3, | 9 | 95$ 5$ |
100$ C | 97$ 3$ |
100$ T | 28$ 72$ |
||||
10 | 2,4 | 100$ | 100$ | 100$ C | 46$ 54$ |
|||||||
11 | 3,4 | 100$ | 100$ | |||||||||
12 | 3,8 | 100$ | ||||||||||
7,6 1 | 100$ | |||||||||||
100$ | ||||||||||||
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- is - 190359?
Die Zugfestigkeiten der Tücher aus Zirlceraiumdioxid nach der
Wärmebehandlung an der Luft bei den angegebenen Temperaturen sind in der folgenden Tabelle Y angegeben« ,
909888/1277
TABEILB V
,O
Jr
to σ to co
03 CT)
Ho
Zugfestigkeit* von Tüchern aus | Y2O5-Gehalt Mol-/» |
IeI".-1 | Zr0o/Yo0v nach der c. c. j |
Warmobehandlung an der | Luft, kg/cm | 51 | 0,082 | Messung zu | I | • | rr\ |
Tuch" Nr, | O | 0 | lalt 1 Std. bei 8000C |
1 Std. bei 100O0C |
1 Std. bei 1 Std. bei 120O0C 14000C |
Il | 0,146 | )03597 | |||
1 | 0,55 | 1,0 | 0,078 | 0,082 | Pur die schwach |
0,137 | |||||
2 | 0,72 | 1,3 | 0,213 | 0,173 | 0,101 | ||||||
3 | 0,93 | 1,7 | 0,342 | 0,103 | 0,264 | ||||||
4 | 1,0 | 1,8 | 0,228 | 0,094 | 1,00 | ||||||
5 | 1,3 | 2,3 | 0,258' | 0,161 | 0,93 | ■ 0,071 | |||||
6 | " 1,4 | 2,6 | 0,34 | 0,264 | 1,25 | 0,185 | |||||
7 | ί,8 | 3,3 | 0,425 | 0,45 | 0,328 | 0,505 | |||||
8 | 2,4 | 4,3 | 0,425 | 0,53 | 1,46 | ||||||
9 | 3,4 · | 6,2 | 0,526 | 0,446 | 1,00 | ||||||
10 | 3,8 | 6,9 | 0,75 | 0,77 | 0,47 | ||||||
11 | 7,6 | 13,9 | 0,65 | 0,883 | |||||||
12 | * Durchschnitt aus | 0,166 | 0,455 | ||||||||
zwei Messungen je | Probe. | ||||||||||
8 ve
20 -■ 1S03597
Stabilisierung von Zirkonlucidioxidfasern mit Ceroxid
Stabilisierte Zirkoniumdioxidfasern mit drei verschiedenen
Zusätzen Geroxid wurden in Form von gewobenem Tuch hergestellt
unter Verwendung dee in Beispiel 4 beschriebenen Verfahrens.
Ceroxid wurde in Form des handelsüblichen Cerohlorids
einer Reinheit von 99,9 # eingesetzt. *
Zum Imprägnieren der Fasern wurden drei wässrige Lösungen
von je 2000 ml verwendet, die die Chloride enthielten, deren
Qxidäquivalente in der folgenden Tabelle angegeben sind=
Lösung Nr. |
17,5 | ZrO2 | Dichte der Lösung |
1 | 25,2 | 291 | / 1,40 |
2 | 39,5 | 280 | 1,40 |
3 | 264 | 1,40 | |
Die Fasern aus Celluloeeregenerat wurden mit den Salslöaungen
imprägniert, indes 266 g Cellulosefssern in jede der Lösungen
19 Stunden bei 210C eingetaucht, wurden'·
Die Fasern wurden ans chile 8 send gemäss Beispiel 4 weit'erbehandelt
und die mit den Salzen b@ladeneü Fasern zu Zirkoniumdloxidfasern
umgewandelt. Die drei Paeerarten wurden durch
Röntgenbeugungsanalyse geprüft und gefunden, dass sie aue
tetragonalem Zirfconiuiadioxid .bestanden«.' Die Fasern enthielten
6,99, 10,70 und 16,95 GeW0-Jt Ceroxid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fasern,, Die Fasern mit dem kleinsten Ceroxiögehalt
909 886/127 7
BAQORlGlNAi
enthielten ebenfalls 13 # monoclines 2ir&o&iunidioxidc Alle drei
Fasern waren auf 1000 C erhitzt worden»
exspiel 6
Stabilisierung von Zirkoniuradioxidfasern mit Oxiden der
Seltenen !erdmetalle
Stabilisierte Zirkoniumdioxidfasarn mit drei verschiedenen Zusätzen von gemischten Seltenen Erdmstalloxiden wurden in l?örm
γόη gewebtem l'ueto. unter Anwendung des Verfahrens gemäse Beispiel 4 hergestellte Die gemischten' Seltenen Erdmetalloxide
wurden in .Fora der Chloride eingesetzt, die im Handel erhältlich sind j und die folgende Zusammensetzung hattens
Gsmisch der Seltenen Erö- r y
metalloxide ^ew.-yb
La2O5 24
CeO2 48
Prr 0. 5
lidgO» 17
' 0» . 3
Gd2O3 2
191^rS
0,2
Eb v/urden zum Imprägnieren der Faeern aus Oelluloseregenerat
drei v/äs ar ig© Lösungen τοη jeweils 2000 ml verwendet,, die die
Ghioridftalae entsprechend folgender Menge an Oxiden enthielten:
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BAÖ ORIGINAL
22 ~ ■■-■■■■'/ ■',■
lösung IJr. 'Seltene -.S-rcüse-tall·-*· ZrO2J Dichte der Lösung
1 17r3 289 1,40
2 25,1 ■' 279 1,40
3 40,C 269 . .1,40
Die Fasern aus uolluloseregenerat wurden mit dem Salzgemisch
imprägniert j. indem jeweils 266 g Gellulosexe&enerat 19 Stun*=
d32i in die Lösungen von 21 C eingetaucht vmraene
Anschliessend wurden die Pasern analog Beispiel 4 behandelt
und die mit den Salzen bslasienen Fasern zu Zirkoniumoxidfasern
unigewandelt „ Die drei !faserarten- Gestanden nach dem Erhit
ssen auf 1000 C ge/iiäss der Röntueabeugun^sanalyse lediglich.
aus tetragonalem Ziirkoniuindioxido Die 2irlconiumdioxidfasern
enthielten"S130, 10,30 und I6f|>5 Gew.-^-Seltener lirdmetal!oxide
auf dao Gesamtgewicht der Fasern=
Es wurden die in Wami ein&s Tuches -^obliegenden
faaemf dis gem'äss Beispiel 6 hergestellt worden waren imä drei
verschiedene 2usätzs von Seltenen jirdmetalloxidesi enthieltenj
sov/i.e diejenigen, die gemäss Beispiel 5 aergestellt word©2i wa-*
Ten und drai verschiedene Zusätse Ceroxid enthielten^ auf ihre
ffaatiglceit gegen Chemikalien in Form iron konzentrierter wässri=
gsr Kaliumhydroxidlöoun^■ gepriift3 ■ Kaliumhydroxid wird.in vielen
Aklmmulatoren und Brennstoffelementen als Elektrolyt verwendet
und d.ie Trönnv/ä'nde sv.'isehen den Elektrodenp die mit dem Elektro
lyt in Berührung- komr-iajis- werden häufig Temperaturen im Berei'r.:·
6/127 7
~ 23 ·■
ran 93 Ma. 260 Ο auüfceset?,tr weahalb deren Beständigkeit für
das wirJcsaEie "Arbeiten der Vorrichtung "wichtig
Die sechs Tücher wurden 360 stunden in. 75 bis 85 $6-ige Kalium«
hydroxidlösunken bei 2ö4"C eingetauchte" Haeh diesem Zeitraum
wurden sie aus der Lösung entfernt und mit Wasser al&alifrei
.gewaschen» Alle Tuchproben wurden ohne Schäden aus der Lösung
e5atr4omEieii und waren weder beschädigt noch hatten sie sichtbare
Veränderungen erlittene Die GewiehtSi.iiderungen und Featigkeiten
der Tuchproben-nach."36ü Stuziaen Berührung mit KOH bei 2040O
sind in der -folgenden Tabelle VI angegeben»
Beispiel 6 | Oxid | Tabelle VI | Gevichts-·- verlust, f |
BruchfeBtig" keit kg/cm Breite |
|
U | 6 $ | -Stabilisator | 12r8 | ■0,303' | |
Tuch Nr«, | 9 i | Sei t β Erdiae tal 1- oxide |
10r4 | 0,498 | |
Beispiel 5 | 15 5έ | Β" | 6.6 | 0,587 | |
2P | η | .6 5^ | Il | 27,4 | 0,017 |
3, | - " H- | 9 £ | Ceroxid | 5,4 | Ο,-32 |
1, | 15 £ | 2,5 | 0,490 | ||
2, | SI | ||||
3, |
90 9886/127
Claims (3)
- Io Fasern und Textilien aus stabilisierten tetragonal·» Zirkoniumdiöxid, dadurch gekennzeichnet« dass sie als Stabilisator ein Metalloxid eines Elements der -Gruppe III B des Periodensystems in einer solchen Ment,β enthalten, dase wenigstens etwa 80 i» der Fasern oder Textilien aus Zirkoniumdioxid nach zweistündigem Erhitzen auf etwa 8000C in der tetragonalen Form vorliegen. ι
- 2. Fasern und Textilien aus stabilisiertem tetragonalem Zirkoniumdioxid nach Anspruch I1 dadurch gekennz e i chne t, dass sie als Metalloxid eines Elements der Gruppe III B des Periodensystems entweder(a) etwa 0,5 bis 4 Mol-# Yttriumoxid, bezogen auf die tie samtmolzahl Zirkoniumdioxid und Yttriumoxid, oder(b) etwa 5 bis 20 Gewo-j6 Cerdioxld, bezogen auf das Gesamtgewicht von Zirkoniumdioxid und Cerdioxid oder(c) etwa 5 bis 20 GeWo-56 gemischter Seltener Erdmetalloxide, bezogen auf das Gesamtgewicht von Zirkoniumdioxid und den gemischten Seltenen Erdmetalloxidenenthalten. .
- 3. Fasern und Textilien aus stabilisiertem Zirkoniumdioxid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Metalloxid der Gruppe III B des Periodensysteme Yttriuraoxid in einer Menge von etwa 2 bis 4 Kol-56, bezogen auf909886/1277BADdie Gesamtmolzahl Zirkoniumdioxid und Yttrium.oxid, enthalten·4·» Verfahren eur Herstellung der fasern und Sextillen aue stabilisiertem Zirkoniumoxid nach Anspruch X» dadurch gekenn3eioh.net, dass man fasern oder Textilien aus organischen Polymeren mit eine» Gemisch aus einer Zirkoniuoverbindung und einer Metallverbindung eines Elements der Gruppe III B des Periodensystems Imprägniert und die imprägnierten Pasern oder Textilien aumindest teilweise in einer oxydierenden Atmosphäre in an sich bekannter Weise auf Temperaturen von 350 bis 90O0C erhitzt, wobei man die Hetallverbindung dta Siebentes der Gruppe III B des Periodensystems in eoloher Menge verwendet, dass mindestens etwa 80 Jt der Fasern oder Textilien aus Zirkoniumdioxid nach etwa 1-stündigem Erhltsen auf etwa 8000C in der tetragonalen Form vorliegen.909886/1277 BAD ORKaINAl
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EP0036786A1 (de) * | 1980-03-26 | 1981-09-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Zirkonoxid-Keramiken und Verfahren zu ihrer Herstellung |
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-
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GB1234171A (de) | 1971-06-03 |
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