FI79694C - Polycrystalline transparent sinter tubes - Google Patents
Polycrystalline transparent sinter tubes Download PDFInfo
- Publication number
- FI79694C FI79694C FI881850A FI881850A FI79694C FI 79694 C FI79694 C FI 79694C FI 881850 A FI881850 A FI 881850A FI 881850 A FI881850 A FI 881850A FI 79694 C FI79694 C FI 79694C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- weight
- sintering
- alumina
- tubes
- sintered
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
1 796941 79694
Polykiteiset, läpikuultavat sintrausputket Polykristallina genomskinliga sinterrörPolycrystalline, translucent sintering tubes Polycrystalline genomic sintered sinterrör
Keksintö kohdistuu polykiteisiin, läpikuultaviin sintrausput-kiin, joiden pintaominaisuudet ovat erittäin hyvät.The invention relates to polycrystalline, translucent sintering tubes with very good surface properties.
Tämän hakemuksen kantahakemuksessa 843336 esitetään eräs menetelmä polykiteisten, läpikuultavien sintrausputkien valmistamiseksi puhtaammasta kuin 99,5 paino-%:isesta alumiinioksidi-jauheesta, jonka raekoko on pienempi kuin 1 /um, ja johon mahdollisesti lisätään pieniä määriä magnesiumoksidia ja sirko-niumoksidia, ja johon sekoitetaan side-ja liukuaineita ja tämä lähtömateriaali vedetään muotokappaleiksi, jotka sintrataan hehkuttamalla 900 °C ja 1200 °C välissä olevassa lämpötilassa ja jotka poltetaan 1750 °C ja 1900 °C välisessä lämpötilassa vetyilmakehässä tai vakuumissa. Yhdessä erityisen vetolaitteen ja tiettyjen pehmentämismenetelmien kanssa saavutetaan putkien pinnan ominaisuuksien huomattava paraneminen. Tämän seurausta on myös erinomainen valon läpäisykyky sekä erittäin hyvä mekaaninen lujuus.Master application 843336 of this application discloses a process for the production of polycrystalline, translucent sintering tubes from alumina powder of a purity of less than 99.5% by weight, having a grain size of less than 1 .mu.m, optionally adding small amounts of magnesium oxide and zirconia, and mixing binders and lubricants and this starting material is drawn into moldings which are sintered by annealing at a temperature between 900 ° C and 1200 ° C and which are fired at a temperature between 1750 ° C and 1900 ° C in a hydrogen atmosphere or under vacuum. Together with a special traction device and certain softening methods, a considerable improvement in the surface properties of the pipes is achieved. This also results in excellent light transmission as well as very good mechanical strength.
Aikaisemmin tunnettujen putkien tutkiminen on osoittanut, että on olemassa yhteys raekoon, mekaanisen lujuuden ja valon läpäisykyvyn välillä. Pieni raekoko johtaa suureen luujuuteen ja huonoon valon läpäisykykyyn, ja päinvastoin. Tämä tosiseikka ilmenee myös DE-patenttijulkaisusta 3 108 677 tai vastaavasti DE-hakemusjulkaisusta 3 201 750.Examination of previously known tubes has shown that there is a relationship between grain size, mechanical strength, and light transmission. A small grain size results in high strength and poor light transmission, and vice versa. This fact is also apparent from DE patent publication 3 108 677 or DE application publication 3 201 750, respectively.
Yleisesti hakijan kokeet kuuluivat kahteen eri ryhmään: a) kidekoko < 30 /um; mekaaninen lujuus > 300 N/mm2; kokonais-läpäisykyky < 92 %, tai b) kidekoko > 30 /um, mekaaninen lujuus < 300 N/mm2; kokonais-läpäisykyky > 90 %.In general, the applicant's experiments belonged to two different groups: a) crystal size <30 μm; mechanical strength> 300 N / mm2; total permeability <92%, or b) crystal size> 30 μm, mechanical strength <300 N / mm 2; total permeability> 90%.
Tekniikan tason mukaisia menetelmiä ei ole suoritettu niiden suuresta työmäärästä johtuen. Useimpia näistä aikaisemmin 2 79694 selitetyistä menetelmistä ei myöskään voida niin tarkkaan toistaa, että voitaisiin saada näiden tuotteiden valonläpäisykyvyn ja mekaanisen lujuuden luotettavia, absoluuttisia arvoja.Prior art methods have not been performed due to their high workload. Also, most of these methods previously described in 2 79694 cannot be repeated so accurately that reliable, absolute values of the light transmittance and mechanical strength of these products can be obtained.
Patenttihakemuksessa DE-OS 29 18 729 esitetään menetelmä tällaisen polykiteisen valoa läpäisevän alumiinioksidin valmistamiseksi ja sen käyttämiseksi korkeapaineisissa kaasunpurkaus-lampuissa, jolloin sintratun kappaleen keskimääräinen raekoko alumiinioksidikiteinä ei ole 20 yum:ä pienempi. Tällöin lähdetään alumiinioksidijauheesta, jonka raekoko on pienempi kuin 1 um ja jonka puhtaus on enemmän kuin 99,5 paino-% ja johon mahdollisesti vielä lisätään lisäaineina MgO:ta, La203:a ja Y2O3:a, jonka jälkeen massa sekoitetaan huolellisesti ja lähtömateriaali puristetaan muotokappaleeksi, ja jossa menetelmässä polttaminen suoritetaan kahdessa vaiheessa, nimittäin ensin lämpötilassa 1300...1500 °C ja sintraaminen 1650 °C ja 1900 °C välisessä lämpötilassa aina 15 tuntiin saakka vety-ilmakehässä tai vakuumissa. Tällöin 1400 °C ja 1700 °C välissä kuumentamisnopeuden tulee olla vähintään 200 °C/h pinnan karheudet! parantumisen aikaansaamiseksi, joka karheus sintratussa tuotteessa on 3...7 ^um. Kaksi polttovaihetta aiheuttavat luonnollisestikin paljon kustannuksia, ja ottaen huomioon pitkät viiveajat, on tämä menetelmä myös paljon aikaa vaativa. Lisäksi polton aikana kiteiden kasvu on vain vaikeasti ohjattavissa, joten toistettavuus on vaikeata. Putkityökalun keskimääräinen raekoko on taulukon mukaan 45...80 yum. Näinollen tuotteen mekaaninen lujuus on ilmeisesti alempi kuin nyt esillä olevan keksinnön mukainen lujuus. Kappaleen pintakarheus on noin 3-7 jam ja on siten suhteellisen suuri. Selityksessä ei ole ilmoitettu putkien ekstruusiomuotoa.Patent application DE-OS 29 18 729 discloses a process for the production of such polycrystalline light-transmitting alumina and its use in high-pressure discharge lamps, wherein the average grain size of the sintered body as alumina crystals is not less than 20 μm. In this case, starting from alumina powder with a grain size of less than 1 μm and a purity of more than 99.5% by weight, to which MgO, La 2 O 3 and Y 2 O 3 are optionally added as additives, the mass is mixed thoroughly and the starting material is pressed into a shaped body. , and in which the combustion is carried out in two steps, namely first at a temperature of 1300 to 1500 ° C and sintering at a temperature between 1650 ° C and 1900 ° C for up to 15 hours in a hydrogen atmosphere or under vacuum. In this case, between 1400 ° C and 1700 ° C, the heating rate must be at least 200 ° C / h surface roughness! to achieve an improvement, which roughness in the sintered product is 3 to 7 μm. The two combustion steps are, of course, costly, and given the long delay times, this method is also time consuming. In addition, during combustion, the growth of crystals is only difficult to control, so reproducibility is difficult. According to the table, the average grain size of a pipe tool is 45 ... 80 yum. Thus, the mechanical strength of the product is obviously lower than the strength of the present invention. The surface roughness of the body is about 3-7 μm and is thus relatively high. The form of extrusion of the tubes is not indicated in the description.
Toinen mahdollisuus valon in-line-välittämisen parantamiseen on esitetty patenttijulkaisussa US-PS 3 935 495, jonka menetelmässä alumiinioksidin sintrattu pinta käsitellään kemiallisesti' sulalla juoksutteella. Tällöin samanaikaisesti vähennetään pinnan epätasaisuuksia, mutta nämä toimenpiteet tässä li 3 79694 menetelmässä ovat monimutkaisia ja ne aiheuttavat korkeita tuotantokustannuksia. Lisäksi tämä kemiallinen etsaus alentaa sintrausputken lujuutta. Julkaisussa ei ole täsmällisesti määritelty putkien valmistuksessa käytettävän panoksen raekokoa, koostumusta tai orgaanisia lisäaineita. Mikäli putkien valmistuksessa käytetään sulatuskäsittelyä lisääntyy pinta-karheus voimakkaasti.Another possibility for improving the in-line transmission of light is disclosed in U.S. Pat. No. 3,935,495, in which the sintered surface of alumina is chemically treated with a molten flux. At the same time, surface irregularities are reduced, but these operations in this method are complex and result in high production costs. In addition, this chemical etching lowers the strength of the sintering tube. The publication does not specify the grain size, composition or organic additives of the batch used in the manufacture of the pipes. If smelting is used in the manufacture of pipes, the surface roughness increases sharply.
Lisäksi tunnetaan vielä muitakin polykiteisiä alumiinioksidi-raaka-aineita, joilla valon in-line-välittämistä on parannettu käyttämällä lisäaineiden erityistä valikoimaa. Tällöin mainittakoon erityisesti patenttijulkaisu DE-PS 31 08 677, jonka mukaisessa menetelmässä sintrausputken laadun paraneminen saatiin aikaan lisäämällä 0,03...0,15 paino-% MgO:ta ja 0,002 ...0,07 paino-% Zr02:ta ja HfC>2:ta yhdessä. Kaiken kaikkiaan todettiin, että MgO on välttämätön aineosa alumiinioksidissa keraamisissa tuotteissa, mikäli sintrausmenetelmällä on tarkoitus saavuttaa korkea-asteinen läpikuultavuus. Erityisesti lIn addition, other polycrystalline alumina raw materials are known which have improved the in-line transmission of light by using a special range of additives. In this case, mention should be made in particular of DE-PS 31 08 677, in which process the improvement in the quality of the sintering tube was achieved by adding 0.03 to 0.15% by weight of MgO and 0.002 to 0.07% by weight of ZrO 2, and HfC> 2 together. Overall, it was found that MgO is an essential component in alumina in ceramic products if the sintering process is to achieve a high degree of transparency. In particular, l
MgO ohjaa rakeiden koon kasvamista myöhemmissä sintrausvai-heissa. Zr02:n tai Hf02:n lisäyksen tarkoituksena on estää magnesiumin liian voimakasta höyrystymistä sintrausvaiheessa ja samanaikaisesti se estää spinellin muodostumista lopputuotteessa. Ainoastaan selityksenmukaiset kokeet G, H ja mahdollisesti F tuottivat läpäisevyysasteita (in-line-välittymistä) yli 64 %. Magneesiumia käytettiin stearaattina lisäaineena.MgO controls the increase in granule size in the subsequent sintering steps. The addition of ZrO 2 or HfO 2 is intended to prevent excessive evaporation of the magnesium during the sintering step and at the same time to prevent the formation of Spinel in the final product. Only the experimental experiments G, H and possibly F produced permeability rates (in-line transmission) of more than 64%. Magnesium was used as the stearate additive.
Näin saaduilla tuotteilla oli keskimääräinen raekoko alueella 20 . . .50 yum.The products thus obtained had an average grain size in the region of 20. . .50 yum.
Patenttihakemuksessa DE-OS 28 10 128 esitetään, että lähtö- seokseen sekoitetaan vielä tavallista side- tai liukuainetta puristetun, kompaktin kappaleen sintrausputken muotoon tapahtuvan ekstruusion mahdollistamiseksi. Lisäksi esisintrausvaihe on tällöin välttämätön orgaanisten aineosien poistamiseksi ennen sintraamista. Tämän mukaisesti hehkutuspoltto suoritetaan happipitoisessa ilmakehässä noin 900...1200 °C olevissa lämpötiloissa. Valmistettujen putkien kokonaisläpäisevyys on kuten keksinnön mukaan vähintään 93 %. Valon läpäisevyyttä < 79694 voida,an vielä parantaa US patenttijulkaisun 3 935 495 mukaisella sulalla juoksutteella. Putket voidaan valmistaa US patenttijulkaisusta 3 036 210 sinänsä tunnetulla menetelmällä. Tällöin tulee kuitenkin käyttää puhtaampaa AI2O3 (puhtausaste vähintään 99,9 %) ja vähemmän MgO (korkeintaan 0,1 %). Julkaisusta puuttuu tarkka esitys siitä mitä nestemäistä sideaine-suspensiota esimerkeissä käytetään sekä ekstruusiovälineen suulakkeen selitys.Patent application DE-OS 28 10 128 discloses that an ordinary binder or lubricant is further mixed into the starting mixture to enable extrusion in the form of a sintered tube of a compressed, compact body. In addition, a pre-sintering step is then necessary to remove the organic constituents before sintering. Accordingly, the annealing combustion is carried out in an oxygen-containing atmosphere at temperatures of about 900 to 1200 ° C. According to the invention, the overall permeability of the pipes produced is at least 93%. The light transmittance <79694 can be further improved with the molten flux according to U.S. Pat. No. 3,935,495. The tubes can be made by a method known per se from U.S. Pat. No. 3,036,210. In this case, however, cleaner Al2O3 (purity of at least 99.9%) and less MgO (maximum 0.1%) should be used. The publication lacks a precise indication of which liquid binder suspension is used in the examples and an explanation of the die of the extrusion means.
Lisäksi patenttihakemuksen DE-OS 32 01 750 perusteella tunnetaan menetelmä alumiinioksidisten, valoa läpäisevien sintraus-kappaleiden valmistamiseksi, jossa hakemuksessa on kiinnitetty erityistä huomiota vetolaitteeseen. Tässä menetelmässä alumiinioksidi jauheeseen lisätään mieluiten lisäaineina sirkoniumok-sidia, hafniumoksidia, seriumoksidia tai magnesiumoksidia. Tämän jälkeen jauheeseen lisätään tunnetusti pehmentimiä, jotka vastaavat 12 paino-% parafiinia ja 1 paino-% steariinia. Muotoillun putken tiheys on 40...70 paino-%, mieluiten 60 paino-% korundin teoreettisesta tiheydestä. Putkia vedettäessä kiinnitetään erityistä huomiota siihen, että materiaalivirtaus vetolaitteessa on edullinen. Muotoilun toteuttaminen on kuvattu hyvin yksityiskohtaisesti ja se suoritetaan kahdessa vaiheessa, ensin esimuodon valmistaminen ruiskuvalamalla ja sitten loppumuotoilu lämpöekstruusiolla. Tämän jälkeen yksittäiset putket upotetaan alumiinioksidijauheeseen, jotta orgaaniset aineet voitaisiin seuraavassa vaiheessa poistaa. Esipolt-taminen suoritetaan tunnin ajan 1100 °C:ssa; tätä seuraava sintraaminen suoritetaan sitten vakuumiuunissa 1800 °C lämpötilassa. Tällä menetelmällä on kaksi haittapuolta, ensinnäkin koska ylimääräistä, kallista AI2O3-jauhetta käytetään upottamiseen ja koska tällöin kiinni tarttunut jauhe on seuraavasssa työvaiheessa jälleen poistettava. Lisäksi sintrauksen aikana voi tapahtua putkien kosketusreagointia vaakasuorasta kerrostamisesta johtuen. Näin valmistettujen putkien valonläpäisykyky on 93 % ja taivutuslujuus 600 N/mm^, jolloin kuitenkaan mittausmenetelmää taivutuslujuuden määrittämiseksi ei esitetty, joten nämä arvot eivät ole verrattavissa muiden kanssa.Furthermore, on the basis of patent application DE-OS 32 01 750, a method for producing alumina-transmitting sintered bodies is known, in which special attention is paid to the traction device. In this process, zirconia, hafnium oxide, cerium oxide or magnesium oxide are preferably added to the powder as additives. Plasticizers corresponding to 12% by weight of paraffin and 1% by weight of stearin are then added to the powder. The density of the shaped pipe is 40 to 70% by weight, preferably 60% by weight of the theoretical density of corundum. When pulling the pipes, special attention is paid to the fact that the material flow in the pulling device is advantageous. The implementation of the shaping is described in great detail and is carried out in two steps, first the preparation of the preform by injection molding and then the final shaping by thermal extrusion. The individual tubes are then immersed in alumina powder to remove organic matter in the next step. The pre-firing is performed for one hour at 1100 ° C; the subsequent sintering is then carried out in a vacuum oven at 1800 ° C. This method has two disadvantages, firstly because the extra, expensive Al2O3 powder is used for immersion and because the adhering powder must then be removed again in the next step. In addition, during sintering, contact reaction of the tubes may occur due to horizontal layering. The tubes thus prepared have a light transmittance of 93% and a bending strength of 600 N / mm 2, but no measurement method for determining the bending strength was shown, so these values are not comparable with others.
li 5 79694li 5 79694
Tiheys on 3,98 g/cm3 ja keskimääräinen kristalliittikoko noin 10 mikä sinänsä osoittaa huonoa valon in-line-välittämis-tä.Esimerkkien mukaan saatujen putkien keskimääräinen partikkelikoko on alueella noin 10 - 15 yum. Mekaaninen lujuus on täten suuri. Täten muotoillessa vältytään kylläkin tavallisesti sovellettujen isostaattisten puristimien käytöltä, mutta valonläpäisykyvyn ja lujuuden suhteen ei saada optimaalista sintrausputkea; nämä ovat pääasialliset vaikeudet ajatellen putken myöhempää käyttöä korkeapaineisena kaasun-purkauslamppuna.The density is 3.98 g / cm 3 and the average crystallite size is about 10, which in itself indicates poor in-line light transmission. The tubes obtained according to the examples have an average particle size in the range of about 10 to 15 μm. The mechanical strength is thus high. Thus, the formulation avoids the use of commonly used isostatic presses, but does not obtain an optimal sintering tube in terms of light transmission and strength; these are the main difficulties for the subsequent use of the tube as a high-pressure gas-discharge lamp.
Periaatteessa todettakoon, että vaikeutena on sintratun AI2O3-kappaleen kristalliittikoko. Kristalliittikoon suurentuessa valonläpäisykyky paranee, mutta tällöin mekaaninen lujuus alenee. Kristallittikoon muuttuessa pienemmäksi näillä molemmilla parametreillä on päinvastainen vaikutus. Pehmentimien osuus, 13 % parafiinia ja steariinia, on myös korkea, mistä myös johtuu huomattavan suuri kutistuminen, josta taas aiheutuu vaara, että sintrattu putki sisältää liikaa mikrohuokosia. Lisäksi sintrausputken suoraviivaisuus saattaa kärsiä, mikäli suuria pehmenninainemääriä ei ole sekoitettu homogeenisesti alumiinioksidi jauheeseen. Periaatteessa on myös osoittautunut, että sopivan alumiinioksidijauheen ja vastaavien lisäaineiden käytön ohella myös sintraustapahtumalla on merkitystä, kuitenkin ennen kaikkea muotoilulla on huomattava vaikutus sintrat-tuun lopputuotteeseen.In principle, the difficulty is the crystallite size of the sintered Al2O3 body. As the crystallite size increases, the light transmittance improves, but then the mechanical strength decreases. As the crystal size becomes smaller, both of these parameters have the opposite effect. The proportion of plasticizers, 13% paraffin and stearin, is also high, which also results in a considerable shrinkage, which in turn carries the risk that the sintered tube contains too many micropores. In addition, the straightness of the sintering tube may suffer if large amounts of plasticizer are not homogeneously mixed with the alumina powder. In principle, it has also been shown that, in addition to the use of a suitable alumina powder and similar additives, the sintering process is also important, but above all the design has a considerable effect on the sintered end product.
Tästä syystä keksinnön tavoitteena on saavuttaa edelleen parantuneet ominaisuudet läpikuultavuutta, lujuutta ja pinnan karheutta ajatellen.It is therefore an object of the invention to achieve further improved properties in terms of transparency, strength and surface roughness.
Pinnan karheudeltaan vähäisen ja täten myös läpikuultavuudel-taan paremman polykiteisen, läpikuultavan sintrausputken, jonka mekaaninen lujuus on myös parantunut, voidaan valmistaa säätämällä lisäaineiden lisäämistä ja sintraustapahtumaa, sekä myös valikoimalla liuku- ja sideaineet massan raakamuotoa varten mahdollisimman hyvän homogeenisuuden saavuttamiseksi.A polycrystalline, translucent sintering tube with low surface roughness and thus also better translucency, which also has improved mechanical strength, can be produced by adjusting the addition of additives and the sintering process, as well as by selecting lubricants and binders for the raw material to achieve the best possible homogeneity.
6 796946 79694
Lisäoptimointi voidaan suorittaa valmistusmenetelmän sekä vetolaitteen rakenteen ja ominaisuuksien avulla.Further optimization can be performed by the manufacturing method and the structure and properties of the traction device.
Keksinnön kohteena on patenttivaatimusten määrittelemät poly-kiteiset, läpikuultavat alumiinioksidi-sintrausputket, joille on tunnusomaista, että alumiinioksidia olevien sintrattujen muotokappaleiden keskimääräinen kristalliittikoko on 20...40 pm; niiden pinnan karheus on alueella 0,1...1 pm, mieluiten noin 0,2 pm; niiden taivutusmurtolujuus on vähintään 320 N/mm^ mitattuna kolmipistemenetelmällä mittauspisteiden etäisyyden ollessa 40 mm; niiden valon in-line-välittyminen on yli 64 %, mitattuna 0,6 mm paksuisen näytteen koveraan pintaan kohdistetulla valokimpulla, jonka aallonpituus on 0,94 pm, osuma-kulman ollessa 6° ja poistuvan valon ollessa mitattuna 60° poistumiskulmassa; ja niiden kokonaisläpäisevyys on 93...96 %.The invention relates to polycrystalline, translucent alumina sintering tubes as defined in the claims, which are characterized in that the sintered moldings of alumina have an average crystallite size of 20 to 40 μm; their surface roughness is in the range of 0.1 to 1 μm, preferably about 0.2 μm; They have a flexural tensile strength of 320 N / mm or more, measured by the three-point method at a distance of 40 mm from the measuring points; their in-line light transmission is greater than 64%, measured with a light beam of 0.94 μm directed at the concave surface of a 0.6 mm thick sample, with an angle of impact of 6 ° and an outgoing light measured at an exit angle of 60 °; and their total permeability is 93 ... 96%.
Tällaisia sintrausputkia voidaan valmistaa lähtien yli 99,5 painoprosenttisesta alumiinioksidijauheesta, jonka raekoko on alle 1 pm, ja johon mahdollisesti lisätään vähäisiä määriä magnesiumoksidia ja sirkoniumdioksidia, jolloin oksideihin sekoitetaan side- ja liukuaineita, tämä lähtömateriaali vedetään muotokappaleiksi, muotokappaleet sintrataan 900 °C ja 1200 °C välisessä lämpötilassa tapahtuvalla hehkutuksella ja 1750 °C ja 1900 °C välisessä lämpötilassa tapahtuvalla poltolla vetyilmakehässä tai vakuumissa. Putket valmistetaan sekoittamalla vesiliukoista PVA-liimaa tai vesiliukoista, viskositeetiltaan alhaista, heikosti turpoavaa metyyliselluloosa-liimaa, rasvaa tai öljyä, glyseriiniä, kostuttavaa ainetta, ja muodostamalla pehmenninseos. Tämä seos yhdistetään AI2O3-jauheeseen sekä magnesiumoksidiin ja mahdollisesti sirkonium-dioksidiin, näin saatu sekoitus homogenisoidaan ja muotoillaan kylmänä mäntäpuristimen avulla käyttäen ekstruusiovälinettä, jonka pintakarheus Ra on alle 0,15 pm, ja joka koostuu kotelosta ja vetokeernasta, jolloin saadun polttamattoman muoto-kappaleen tiheys on 50...70 paino-% alumiinioksidin teoreettisesta tiheydestä ja jolloin sen pinta on kiiltävä.Such sintering tubes can be made from more than 99.5% by weight of alumina powder with a grain size of less than 1 .mu.m, to which small amounts of magnesium oxide and zirconia can be added, whereby binders and lubricants are mixed into the oxides, this starting material is drawn into molds, moldings into molds. By annealing at a temperature between 1750 ° C and combustion at a temperature between 1750 ° C and 1900 ° C in a hydrogen atmosphere or under vacuum. The tubes are prepared by mixing a water-soluble PVA adhesive or a water-soluble, low-viscosity, low-swelling methylcellulose adhesive, grease or oil, glycerin, a wetting agent, and forming a plasticizer mixture. This mixture is combined with Al 2 O 3 powder and magnesium oxide and possibly zirconium dioxide, the mixture thus obtained is homogenized and cold-formed by means of a piston press using an extrusion device having a surface roughness Ra of less than 0.15 μm and consisting of a housing and a drawing core. is 50 to 70% by weight of the theoretical density of the alumina and its surface is glossy.
li 7 79694 Tässä keksinnössä polykiteisen, läpikuultavan sintrausputken parantuneet ominaisuudet riippuvat erityisesti side- ja liuku-aineiden käytöstä. Edullisen tuloksen saavuttamiseksi lähdetään alumiinioksidi jauheesta, jonka ominaispinta on noin 14 m^/g. Lisäoptimointi saavutetaan suorittamalla dispergointi veteen lisäämällä 0,75... 2,0 paino-% nesteytinainetta, kuten esim. natriumitonta ammoniakkia, levyjauhimessa, jonka jauhin-levyt koostuvat 99,7 %:isesta alumiinioksidikeramiikasta.li 7 79694 In the present invention, the improved properties of the polycrystalline, translucent sintering tube depend in particular on the use of binders and lubricants. To obtain the preferred result, alumina is started from a powder having a specific surface area of about 14 m 2 / g. Further optimization is achieved by dispersing in water by adding 0.75 to 2.0% by weight of a liquefying agent, such as, for example, sodium-free ammonia, in a plate grinder whose grinder plates consist of 99.7% alumina ceramics.
Täten· seokseen ei joudu epäpuhtauksia kulumisesta johtuen, mikä on mahdollista jauhettaessa tavallisessa rumpujauhimessa. Tämän jälkeen seuraa suspension seulonta kokkareiden poistamiseksi, jotka kokkareet aiheuttavat myöhemmin valkeita täpliä sintratussa keraamisessa tuotteessa.Thus · no impurities are introduced into the mixture due to wear, which is possible when grinding in a conventional drum grinder. This is followed by screening the suspension to remove lumps that later cause white spots in the sintered ceramic product.
Erityisen edulliseksi on osoittautunut 0,1...0,5 paino-%:sta glyseriiniä ja 0,3...2,5 paino-%:sta öljyä muodostuvan seoksen suhteessa 1:3...1:5 lisääminen dispergoituun lasitusmassaan seulonnan jälkeen, mitä seuraa vaahdottaminen. Lasitusmassan kuivaaminen suoritetaan 80 ja 100 °C: n välisissä lämpötiloissa, jonka jälkeen jäännöskosteus on noin 3 %. Näiden toimenpiteiden jälkeen saadaan erittäin pehmeää ja irtonaista, sedi-mentoitumatonta jauhetta, joka jakaantuu erittäin hyvin myöhemmissä sekoitusvaiheissa. Täten tämä jauhe sisältää jo myöhemmin käytettävän, vesiliukoisen, tahnamaisen pehmitinseoksen aineosia, joten jauheeseen saadaan myöhemmin optimaalinen rasvaseoksen affiniteetti ja täten saavutetaan pehmitettävän massan erittäin suuri homogeenisuus. Erityisesti on kiinnitettävä huomiota siihen, että kuivattaessa lämpötila ei kohoa yli 100 °C, jotta orgaanisten aineosien hiiltymistä tai kovettumista ei tapahtuisi. Agglomeraatin hajottaminen levyjauhimessa voidaan mahdollisesti jättää suorittamatta, mikäli alumiini-oksidi jauhe on irtonaista ja sen kokkarekoko on pieni. Tämän teknologisen vaiheen jälkeen seuraa pehmittäminen tai mahdollinen seostaminen lisäaineilla.It has proved particularly advantageous to add a mixture of 0.1 to 0.5% by weight of glycerin and 0.3 to 2.5% by weight of oil in a ratio of 1: 3 to 1: 5 to the dispersed vitrification mass. after screening, followed by foaming. The drying of the glazing mass is carried out at temperatures between 80 and 100 ° C, after which the residual moisture is about 3%. After these operations, a very soft and loose, non-sedimented powder is obtained, which is very well distributed in the subsequent mixing steps. Thus, this powder already contains the ingredients of a water-soluble, pasty plasticizer mixture to be used later, so that the optimum affinity of the fat mixture is later obtained in the powder and thus a very high homogeneity of the plasticizable mass is achieved. Particular care must be taken to ensure that the temperature does not rise above 100 ° C during drying to prevent charring or hardening of the organic constituents. Disintegration of the agglomerate in a disc mill may be omitted if the alumina powder is loose and has a small lump size. This technological step is followed by softening or possible blending with additives.
Pääasiallisesti yksittäiset pehmittimen aineosat sekoitetaan tahnaksi ennen niiden lisäämistä jauheseokseen. Al203~jauhe l 8 79694 sekoitetaan edullisesti 11,2...19,5 painoprosenttiin pehmitin-seosta, joka koostuu 3,0...4,5 painoprosentista PVA:ta tai alhaisen viskositeetin omaavaa, huonosti turpoavaa metyyli-selluloosaliimaa, 5,5...8,5 painoprosentista öljyä, 2,0...4,5 painoprosentista rasvoja, 0,5...1,5 painoprosentista glyse-riiniä ja 0,2...1,0 painoprosentista kostutusainetta. Tällöin ovat PVA sekä huonosti turpoavat metyyliselluloosaliimat veteenliukenevia. Ne mahdollistavat siten hyvän kostuttamisen ja kokkareiden hajottamisen. PVA-liimojen kemiallisena perustana ovat polymeeriset hydroksyyliyhdisteet, ja 5 %:isen liuoksen viskositeetti on 100 cp. Rasvoissa on lyhytketjuisia rasvahappoja ja öljy on nafteenisten, paraffiinisten ja aromaattisten hiilivetyjen muodostama seos, jossa on luontaisia rasvajohdannaisia ja polaarisia lisäaineita. Tämä tahnamainen pehmitinseos on hyvin sekoitettavissa kuivaan alumiinioksidi-jauheeseen. Hyvä sekoittuvuus on sintrausputken myöhemmin aikaansaatavan erittäin tasaisen pinnan perusta.Essentially, the individual plasticizer ingredients are mixed into a paste before being added to the powder mixture. Al 2 O 3 powder 8 79694 is preferably mixed with 11.2 to 19.5% by weight of a plasticizer mixture consisting of 3.0 to 4.5% by weight of PVA or a low-viscosity, poorly swellable methylcellulose adhesive. 5 to 8.5% by weight of oil, 2.0 to 4.5% by weight of fats, 0.5 to 1.5% by weight of glycerin and 0.2 to 1.0% by weight of wetting agent. In this case, PVA and poorly swellable methylcellulose adhesives are water-soluble. They thus allow good wetting and the breaking up of lumps. The chemical basis of PVA adhesives is polymeric hydroxyl compounds, and the viscosity of a 5% solution is 100 cp. Fats contain short-chain fatty acids and the oil is a mixture of naphthenic, paraffinic and aromatic hydrocarbons with natural fat derivatives and polar additives. This pasty plasticizer mixture is well miscible with dry alumina powder. Good miscibility is the basis for the very smooth surface of the sintering tube to be obtained later.
Mikäli näitä toimenpiteitä ei suoriteta, ja mikäli sideaine lisätään antamatta sen ensin reagoida muiden komponenttien kanssa, ei kokkareiden muodostumista juurikaan voida välttää, sillä liimojen mahdollisimman hienosti annostelluilla lisäyksillä tai intensiivisellä sekoituksella ei ole mahdollista peittää kaikkia alumiinioksidipartikkeleita liimakalvolla. Pikemminkin kokonaiset jauhekappaleet liimautuvat suuriksi kokkareiksi. Huomiota on myös kiinnitettävä yksittäisten peh-mitinaineiden lisäys järjestykseen. Mikäli nimittäin ensin lisättäisiin öljy, tällöin Al203~jauhe absorboisi öljyn välittömästi suuresta ominaispinnastaan johtuen, ja liimaa lisättäessä jauheen riittävää kostuttamista ei tapahdu.If these measures are not carried out, and if the binder is added without first reacting it with the other components, the formation of lumps can hardly be avoided, since it is not possible to cover all the alumina particles with an adhesive film with the finest possible additions or intensive mixing of adhesives. Rather, whole pieces of powder glue into large lumps. Attention must also be paid to the order in which the individual plasticizers are added. Namely, if the oil were first added, then the Al 2 O 3 powder would immediately absorb the oil due to its high specific surface area, and when the glue was added, sufficient wetting of the powder would not occur.
Tämän jälkeen seuraa lisäaineiden lisääminen magnesiumoksidina ja mahdollisesti sirkoniumoksidina. Erityisen tarkoituksenmukaiseksi on osoittautunut, että magnesiumoksidia lisätään alueella 0,03...0,08 paino-% olevana määränä, mieluiten 0,05 paino-%, ja sirkoniumoksidia lisätään alueella 0,002...0,05 paino-% olevana määränä, mieluiten 0,01 paino-%, näiden oksi- li g 79694 dien ollessa esivaiheessa kloridina, karbonaattina ja asetaat-tina. Sekoittamisen jälkeen puristimen sylinterissä olevasta massasta imetään kaasut pois ja se esitlivistetään. Tämän jälkeen mäntäpuristimella suoritetaan muotoilu, puristuspai-neen ollessa 200...500 kg/cm2 ja keksinnön mukaista suutinta käyttäen.This is followed by the addition of additives as magnesium oxide and possibly zirconia. It has proved particularly expedient to add magnesium oxide in an amount in the range from 0.03 to 0.08% by weight, preferably 0.05% by weight, and zirconia in an amount in the range from 0.002 to 0.05% by weight, preferably 0.01% by weight, these oxide g 79694 being in the pre-stage as chloride, carbonate and acetate. After mixing, the gases are sucked out of the pulp in the press cylinder and pre-lined. The piston press is then shaped, with a compression pressure of 200 to 500 kg / cm 2 and using a nozzle according to the invention.
Olennainen vetolaitteen rakenteen edellytys on se, että massan ja vetolaitteen välinen kitka pidetään mahdollisimman pienenä; täten raaka-aine ja vetolaitteen pinnan ominaisuudet ovat merkitykseltään ratkaisevia. Kovista metalleista valmistetuilla laitteilla on se etu, että joutuessaan kosketukseen hankaa-van AI2O3-jauheen kanssa ei synny suurta hankausta. Mikäli hankausta esiintyy, kuten tavallisilla terästyökaluilla, veto-laitteen sisäpinnalla esiintyy erilaisia liukuominaisuuksia, minkä seurausta on tangon epätasainen tiivistyminen. Lisäksi hankauskohdassa tankoon syntyy karkea pinta, jolloin vedetylle tangolle ei saavuteta optimaalisia pintaominaisuuksia.An essential condition for the design of the traction device is that the friction between the mass and the traction device be kept to a minimum; thus, the raw material and the surface properties of the traction device are crucial. Equipment made of hard metals has the advantage that no large abrasion occurs when in contact with the abrasive Al 2 O 3 powder. If abrasion occurs, as with standard steel tools, there will be various sliding properties on the inner surface of the traction device, resulting in uneven compaction of the rod. In addition, a rough surface is created on the rod at the rubbing point, whereby optimal surface properties are not achieved for the drawn rod.
Erityisen edullinen laite sintrausputken vetämiseksi tunnetaan siitä, että ekstruusiovälineenä on kiillotettu kovametalli-ekstruusiolaite, jonka pintakarheus Ra on alle 0,15 ^im ja joka koostuu kotelosta ja vetokeernasta, joka on yhdistetty koteloon kuudella, kahden perättäin järjestetyn kolmitähden sakaroilla ja sakarat ovat kiertyneet toistensa suhteen 60° päällekkäisestä asemasta siten, että vetokeernan aksiaalisessa projektiossa muodostuu kuusiotähti.A particularly preferred device for drawing a sintering tube is characterized in that the extrusion means is a polished carbide extrusion device with a surface roughness Ra of less than 0.15 μm, consisting of a housing and a pull core connected to the housing by six successively arranged three-star prongs and twisted relative to each other 60 ° from the overlapping position so that a hexagon forms in the axial projection of the draw core.
Tämä aikaansaa ulostyöntyneen tangon pinnan lisätasaisuutta, mikäli pehmitetty alumiinioksidijauhe liukuu vetolaitteen seinämää pitkin. Täten syntyy optimaalinen pintakiilto. Toisaalta vetolaitteen rakenne on merkitykseltään ratkaiseva. Myös tällöinkin on kiinnitettävä huomiota kitkan vaikutukseen.This provides additional smoothness to the surface of the protruding rod if the softened alumina powder slides along the wall of the traction device. This results in an optimal surface gloss. On the other hand, the structure of the traction device is crucial. Even then, attention must be paid to the effect of friction.
• · Vetobaitteen tulee olla muotoiltu virtaukselle erityisen edul liseksi, toisin sanoen syntyvän paineen tulee kohdistua mahdollisimman pieneen pintaan ja jakautua eteenpäin suippenevaan vetolaitteeseen. Tästä syystä kartiopinnat pidetään mahdolli 10 7969 4 simman pieninä, sillä sylinterimäisillä pinnoilla kitka on olennaisesti pienempää. Lisäksi rakenteen tulee olla symmetrinen, jotta vedettävään massaan ei kohdistuisi paineen epätasaista jakaantumista. Tästä syystä vetokeernan pitämiseen tarkoitetun kolmitähden sakarat asetetaan siten, että muodostuu kuusiotähti. Läpipakotettu tanko jakaantuu tosin vielä kertaalleen, mutta se hitsautuu sitten uudelleen vetosuuttimen viimeisessä osassa. Samoin suukappaleessa on pitkä ulostulo-jakso, jolloin mahdolliset tiivistymiserot katoavat suukappaleesta ulostulon aikana. Lisäksi muovailtavan massan hyvien tiivistymis- sekä liukuominaisuuksien ansiosta alumiinioksi-dikiteiden lehdenmuotoiset rakenteet suunnistuvat ekstruusios-sa samalla tavalla. Tätä edesauttaa erityisesti kiillotetusta kovametallista valmistettu erityisrakenteinen vetolaite.• · The traction device must be designed to be particularly advantageous for the flow, ie the pressure generated must be applied to the smallest possible surface and distributed to the forward-tapering traction device. For this reason, the conical surfaces are kept as small as possible, since the friction on the cylindrical surfaces is substantially lower. In addition, the structure must be symmetrical so that the towed mass is not subjected to an uneven pressure distribution. For this reason, the prongs of the three-star intended to hold the traction core are positioned so as to form a hexagon star. Although the forced rod is split once more, it is then re-welded in the last part of the draw nozzle. Likewise, the mouthpiece has a long outlet period, so that any differences in sealing disappear from the mouthpiece during outlet. In addition, due to the good compaction and sliding properties of the mouldable mass, the leaf-shaped structures of the alumina crystals orient in the same way in extrusion. This is facilitated in particular by a specially designed traction device made of polished carbide.
Putket sijoitetaan rei'itetylle alumiinipellille tasaisen kuivumisen saavuttamiseksi. Kuivaaminen itse suoritetaan pö-lyttömissä kammioissa pienessä ylipaineessa, ympäristön lämpötilassa. Hehkuttaminen tapahtuu hapettavassa ilmakehässä sähköuunissa 900 ja 1200 °C välisessä lämpötilassa, viiveajan ollessa 12 tuntia. Tämä toimenpide on perusteltua, koska tällöin kaikki orgaaniset aineosat saadaan poistettua sintratta-vasta materiaalista ennen vakuumissa tai kosteassa ilmakehässä tapahtuvaa sintrausta. Lämpötila ei missään tapauksessa saa kohota yli 1250 °C, ettei materiaalin esisintraantumista tapahtuisi. Tämän perusteella voidaan myös päätellä, että kuu-mentamisnopeudella on olennainen merkitys muotokappaleita sintrattaessa, koska raekokoa voidaan täten vielä kerran säätää. Tarkoituksenmukaiseksi on osoittautunut, että optimaalinen sintraustuote saadaan kuumentamisnopeuden ollessa vähintään 800 °C/h, mieluiten 800 ja 100 °C välillä, alueella 1200 i ...1900 °C. Sintraus korkeassa vakuumissa tapahtuu samoin aina 1900 °C:een kohoavissa lämpötiloissa.The tubes are placed on a perforated aluminum sheet to achieve even drying. The drying itself is performed in dust-free chambers at low overpressure, at ambient temperature. The annealing takes place in an oxidizing atmosphere in an electric oven at a temperature between 900 and 1200 ° C with a delay time of 12 hours. This measure is justified because all organic constituents can be removed from the sintered material before sintering in a vacuum or humid atmosphere. Under no circumstances should the temperature rise above 1250 ° C to prevent pre-sintering of the material. From this, it can also be concluded that the heating rate is essential when sintering the shaped bodies, since the grain size can thus be adjusted once again. It has proved expedient that the optimal sintering product is obtained at a heating rate of at least 800 ° C / h, preferably between 800 and 100 ° C, in the range 1200 i ... 1900 ° C. Sintering under high vacuum also takes place at temperatures up to 1900 ° C.
Sintratuilla alumiinioksidisilla sintrausputkilla on seuraavat ominaisuudet: valon in-line-välittyminen on parempi kuin 64 % ja valon kokonaisläpäisykyky on 93:n ja 96:n välillä, kristal- n 79694 liittikoko on 20...40 yum, sintraustiheys on 3,98/cm3 ja pinnan karheus n 0,1...1 yum, mieluiten 0,2 yum. Lujuus ylittää vähintään arvon 320 N/mm2.Sintered alumina sintering tubes have the following properties: in-line light transmission of better than 64% and total light transmittance of between 93 and 96, crystal 79694 has a connector size of 20 to 40 μm, a sintering density of 3.98 / cm 3 and a surface roughness of about 0.1 ... 1 μm, preferably 0.2 μm. The strength exceeds at least 320 N / mm2.
Raakatilassa olevia putkia ei tarvitse muulla tavalla käsitellä, kuten on asianlaita esimerkiksi isostaattisessa puristuksessa, jossa suoritetaan ohuemmaksi valssaaminen, jolloin syntyy huomattavasti massajätettä. Sintrattujen putkien jälki-käsitteleminen on myös tarpeetonta pehmitintahnan erinomaisten ominaisuuksien ansiosta sekä ekstrudoitaessa massan hyvä tiivistymisen sekä liukuominaisuuksien ansiosta. Juoksutteella kiillotettaessa olemassa on vaara, että rakenne vahingoittuu etsausaikojen ollessa pitkiä. Lisäksi sintrauksessa tarvitaan erittein vähän energiaa ja aikaa, koska polttojakso kestää ainoastaan 8...10 tuntia. Yllättävästi on myös osoittautunut, että näillä toimenpiteillä on erittäin edullinen vaikutus sintratun Al203~muotokappaleen pinnan karheuteen, mekaaniseen lujuuteen ja optisiin ominaisuuksiin. Mitä pienempi keskimääräinen kristalliittikoko on, sitä paremmat arvot voidaan todeta mekaaniselle lujuudelle, kääntäen optisille ominaisuuksille.Pipes in the raw space do not have to be treated in any other way, as is the case, for example, in isostatic pressing, where rolling is carried out to a thinner stage, whereby considerable mass waste is generated. Post-treatment of sintered pipes is also unnecessary due to the excellent properties of the plasticizer paste as well as the good compaction and sliding properties of the pulp during extrusion. When polishing with flux, there is a risk that the structure will be damaged by long etching times. In addition, sintering requires very little energy and time, as the firing cycle only lasts 8 to 10 hours. Surprisingly, it has also been found that these measures have a very advantageous effect on the surface roughness, mechanical strength and optical properties of the sintered Al 2 O 3 shaped body. The smaller the average crystallite size, the better values can be observed for mechanical strength, inverting for optical properties.
Ekstruusiosuuttimen virtaukselle erittäin edullisen muotoilun ansiosta saavutetaan lisäksi se etu, että massan erittäin sileä pinta ei vahingoitu ekstruusiotapahtumassa. Lisäksi se vaara on erittäin pieni, että putket tulisivat ulos vetolait-teesta kaareutuneina, koska kitkavastus pidetään mahdollisimman pienenä. Täten saavutetaan lisäksi sintrattujen tuotteiden mittojen erittäin hyvä täsmäävyys.In addition, the very advantageous design for the extrusion nozzle flow has the advantage that the very smooth surface of the pulp is not damaged during the extrusion process. In addition, the risk of the pipes coming out of the traction device is very small, because the frictional resistance is kept to a minimum. In this way, a very good match of the dimensions of the sintered products is also achieved.
Muita yksityiskohtia on selvitetty suoritusesimerkeissä, erityisesti kuvissa IA ja B esitetään vetolaite.Other details are explained in the exemplary embodiments, in particular in Figures IA and B, the traction device is shown.
Kuten taulukosta 1 ilmenee, tutkittiin useilla kokeilla alumiinioksidi jauheen dispergoinnin ja vaahdottamisen, sekä liiman ja öljyn välisen esireagoinnin, sekä myös seostuksen vaikutusta pinnan karheuteen.As shown in Table 1, the effect of alumina powder dispersion and foaming, as well as pre-reaction between adhesive and oil, as well as doping on surface roughness was investigated in several experiments.
12 7969412 79694
Taulukko 1table 1
Kokeen Sintraus Keski- Keski- Valon Taittumis- nro olosuhteet määr. määr. in-line- murto- (lämpötila/ kristal- karheus välitty- lujuus viiveaika) liittikoko minen (jum) (jum) (%) (N/nun2) VI 1830/2 32 0,20 69 380 V2 1830/2 37 0,50 62 320 V3 1830/2 23 0,90 51 280 V4 1830/2 40 0,25 65 265 V5 1850/1 26 1,9 59 310Experiment Sintering Middle-Middle Light Refraction No. conditions Vol. def. in-line fracture (temperature / crystal roughness transmission strength delay time) connector assembly (jum) (jum) (%) (N / nun2) VI 1830/2 32 0.20 69 380 V2 1830/2 37 0, 50 62 320 V3 1830/2 23 0.90 51 280 V4 1830/2 40 0.25 65 265 V5 1850/1 26 1.9 59 310
Keskimääräinen kristalliittikoko, keskimääräinen pinnan karheus, valon in-line-välittyminen sekä taittumismurtolujuus mitattiin tyypin 70-Watt sintrausputkista, jollaisia käytetään korkeapaineisissa, natriumhöyryn purkaantumisputkissa. Keskimääräinen kristalliittikoko saatiin tarkastelemalla sintrattua pintaa elektronisuihkumikroskoopilla. Pinnan karheuden mittaaminen suoritettiin Hommel-testaajalla siten, että putkea kosketettiin akselinsuuntaisesti 5 mm:n pituudelta. Valon in-line-välittymisen mittauksessa koveralle pinnalle lähetettiin 6°teen osumakulmassa valokimppu, jonka aallonpituus oli 0,94 jum. Valon intensiteetti mitattiin mittaussondilla 60°:een poistumiskulmassa.The average crystallite size, average surface roughness, in-line transmission of light, and refractive index were measured from type 70-Watt sintering tubes such as those used in high-pressure, sodium vapor discharge tubes. The average crystallite size was obtained by examining the sintered surface with an electron beam microscope. Surface roughness was measured with a Hommel tester so that the tube was touched axially for a length of 5 mm. In the measurement of the in-line transmission of light, a light beam with a wavelength of 0.94 μm was sent to the concave surface at an impact angle of 6 °. The light intensity was measured with a measuring probe at an exit angle of 60 °.
Sintrattujen kappaleiden seinämän paksuus oli 0,60 mm + 0,3. Taittumismurtolujuuden mittaaminen suoritettiin 3-pistemene-telmän mukaisesti. Mittauspisteiden etäisyys oli 40 mm.The wall thickness of the sintered bodies was 0.60 mm + 0.3. The measurement of the breaking strength was performed according to the 3-point method. The distance between the measuring points was 40 mm.
Esimerkki 1Example 1
Kokeilla 1 (VI) ja 2 (V2) osoitetaan, mikä vaikutus alumiini-oksidi jauheen dispergoinnilla ja sitä seuraavalla vaahdottami-sella on sintraustuotteen ominaisuuksiin.Experiments 1 (VI) and 2 (V2) show the effect of alumina powder dispersion and subsequent foaming on the properties of the sintered product.
li 13 79694li 13 79694
Kokeessa 1 (Vl) laitetaan 4000 g puhtaudeltaan yli 99,5 %:ista AI2O3-jauhetta, jonka raekoko on pienempi kuin 1 μπι ja omi-naispinta noin 14 m^/g, levyjauhimeen, jossa on jo valmiina 10 kg tislattua vettä, jossa on 1 % nesteytintä, kuten esim. natriumitonta ammoniakkia. Sitten tätä suspensiota jauhetaan 20 minuuttia ja se siivilöidään muoviseulalla, jonka seulan-silmän koko on 10 um. Tämän jälkeen tähän lasitusmassaan sekoitetaan 0,2 paino-% glyseriiniä ja 0,8 paino-% öljyä kierre-sekoittajalla, jolloin saadaan kermamaisen jäykkä lasitusmas-sa, jossa on paljon ilmakuplia. Kuivaaminen peltien päällä suoritetaan 80 °C:ssa, kunnes jäännöskosteus on 3 %. yksittäiset pehmenninkomponentit sekoitetaan erikseen tahnaksi, jolloin tahna sinänsä käsittää 3,75 paino-% vesiliukoista PVA-sitojaa, joka on liuotettu veteen suhteessa 1:4, 7 paino-% öljyä ja 3 paino-% rasvoja sekä 0,3 paino-% kostuttamisainetta ja 1 paino-% glyseriiniä. Sitten tämä tahna lisätään kuivattuun Al2C>3-vaahtoon, jolloin siihen samalla sekoitetaan 0,265 paino-% magnesiumasetaattia ja 0,07 paino-% sirkoniumkloridia. Kokonaissekoitusaika on noin 1,5 tuntia, ja tällöin tislattua vettä lisätään jatkuvasti yhteensä 7 paino-%:iin saakka koostumukseltaan taikinamaisen, muovailtavan massan saamiseksi. Tämän jälkeen massasta imettiin kaasut pois mäntäpuristimessa ja se esitiivistettiin ja siitä puristettiin halkaisijaltaan 3 mm olevia tankoja useampireikäisen levyn avulla, jotka tangot puolestaan laitettiin puristussylinteriin, kaasut imettiin pois ja esitiivistettiin.In Experiment 1 (Vl), 4000 g of Al2O3 powder with a purity of more than 99.5%, a grain size of less than 1 μπι and a specific surface area of about 14 m ^ / g are placed in a plate mill already prepared with 10 kg of distilled water, containing is 1% liquid, such as sodium-free ammonia. This suspension is then ground for 20 minutes and sieved through a plastic sieve with a sieve mesh size of 10 μm. This glazing mass is then mixed with 0.2% by weight of glycerin and 0.8% by weight of oil with a screw mixer to obtain a creamy rigid glazing mass with a large number of air bubbles. Drying on dampers is carried out at 80 ° C until the residual moisture is 3%. the individual plasticizer components are mixed separately into a paste, the paste itself comprising 3.75% by weight of a water-soluble PVA binder dissolved in water in a ratio of 1: 4, 7% by weight of oil and 3% by weight of fats and 0.3% by weight of wetting agent, and 1% by weight of glycerin. This paste is then added to the dried Al 2 O 3 foam while mixing 0.265% by weight of magnesium acetate and 0.07% by weight of zirconium chloride. The total mixing time is about 1.5 hours, in which case distilled water is continuously added up to a total of 7% by weight to obtain a dough-like, mouldable composition. The pulp was then aspirated from the pulp in a piston press and pre-compacted and compressed into rods with a diameter of 3 mm by means of a multi-hole plate, which rods were in turn placed in a press cylinder, the gases were aspirated and pre-compacted.
Kuvissa IA ja B on esitetty keksinnön mukainen vetolaite. Se koostuu ulommasta kotelosta 2, johon on asennettu kaksinkertainen kolmitähti 3 kuvan IB mukaisesti. Tässä tapauksessa puristuslaitteen ulottuvuudet nimellismittoina ovat $ 6,1 x 4,35 mm. Tuurnaa 4 pidetään sakaroiden 5 yläpuolella.Figures IA and B show a traction device according to the invention. It consists of an outer housing 2 in which a double three-star 3 is mounted as shown in Fig. 1B. In this case, the dimensions of the press device in nominal dimensions are $ 6.1 x 4.35 mm. The mandrel 4 is held above the claws 5.
Puristuspaine on suurempi kuin 200 kg/cm^, ja läpipuristetut putket leikataan 800 mm:n mittaisiksi ja ne asetetaan reititetylle puristinpellille. Kuivaamisen jälkeen nämä tangot leikataan erillisiksi putkiksi, samalla poistetaan leikkauspöly, 14 79694 jonka jälkeen näitä raakakappaleita hehkutetaan kaksi tuntia 1100 °C:ssa hapettavassa ilmakehässä pinona. Tässä poltossa magnesiumasetaatti ja sirkoniumkloridi muuttuvat magnesiumok-sidiksi ja sirkoniumoksidiksi. Muut sellaiset aineosat/ jotka mahdollisesti vaikuttavat optisiin ominaisuuksiin, poistetaan sintrauslämpötilassa 1830 °c, jota ylläpidetään 2 tuntia, ja kuumentamisnopeuden ollessa 800 °c/h raakakappaleet saavuttavat sintrauspoltossa kosteassa vetyilmakehässä läpikuultavan ulkomuotonsa.The compression pressure is greater than 200 kg / cm 2, and the pressed tubes are cut to a length of 800 mm and placed on a routed press damper. After drying, these bars are cut into separate tubes, while removing the cutting dust, 14 79694, after which these raw pieces are annealed for two hours at 1100 ° C in an oxidizing atmosphere as a stack. In this combustion, magnesium acetate and zirconium chloride are converted to magnesium oxide and zirconia. Other components / which may affect the optical properties are removed at a sintering temperature of 1830 ° C, which is maintained for 2 hours, and at a heating rate of 800 ° c / h, the raw materials reach a translucent appearance in a humid hydrogen atmosphere during sintering.
Kokeessa 2 (V2) käytetään samaa panosta kuin kokeessa 1, mutta alumiinioksidijauhe lisätään sekoittajaan dispergoimatta ja vaahdottamatta.In Experiment 2 (V2), the same charge as in Experiment 1 is used, but the alumina powder is added to the mixer without dispersing and foaming.
Kuten taulukon 1 tuloksista voidaan nähdä, alumiinioksidijau-heen dispergoiminen sekä vaahdottaminen aikaansaavat pinnan ominaisuuksien paranemista. Levyjauhimessa dispergoitaessa agglomeraatti jakaantuu yksittäisiksi kiteikseen ilman epäpuhtauksia ja vaahdottamisella estetään yksittäisten kiteiden yhteenkokkaroituminen, joten sekoittajaan saadaan erittäin helposti jakaantuva jauhe, johon pehmenninkomponentit voidaan vaivatta sekoittaa. Mikäli dispergointia ja vaahdottamista ei suoriteta, ei agglomeraatti tällöin jakaannu ja pinta-arvot huononevat raekoon epätasaisuudesta johtuen. Lisäksi muovailtava massa on epähomogeeninen, mikä sintratussa putkessa nähdään valkeina täplinä. Valkeat täplät johtavat alentuneeseen valon läpäisykykyyn sekä mekaanisten ominaisuuksien heikentymiseen.As can be seen from the results in Table 1, dispersing and foaming the alumina powder provides an improvement in surface properties. When dispersed in a disc mill, the agglomerate is divided into individual crystals without impurities and foaming prevents the individual crystals from clumping together, so that a very easily distributed powder is obtained in the mixer, into which the plasticizer components can be easily mixed. If dispersion and foaming are not carried out, the agglomerate will not be distributed and the surface values will deteriorate due to the unevenness of the grain size. In addition, the molding mass is inhomogeneous, which is seen as white spots in the sintered tube. White spots lead to reduced light transmission as well as deterioration of mechanical properties.
Esimerkki 2Example 2
Kokeessa 3 (3V) tarkastellaan lähemmin liiman ja öljyn välistä esireaktiota pinnan karheuteen liittyen. Tässäkin kokeessa 4000 g Al2C>3-jauhetta, jolla on samat tunnetut ominaisuudet kuin kokeessa 1, dispergoidaan ja kuivataan, tämän jälkeen sekoittajaan lisätään 0,3 paino-% kostutusainetta ja 3,75 paino-% PVA-sideainetta ja kulloinkin 5 minuutin väliajoin li is 79694 sekoitetaan seuraavat komponentit yksitellen: 7 paino-% öljyä, 3 paino-% rasvaa, 1 paino-% glyseriiniä ja noin 7 paino-% tislattua vettä. Samoin lisätään lisäaineet 0,265 paino-% magnesiumasetaattia ja 0,07 paino-% sirkoniumkloridia. Muut prosessivaiheet suoritetaan kuten kokeessa 1.Experiment 3 (3V) takes a closer look at the pre-reaction between adhesive and oil in relation to surface roughness. Again, 4000 g of Al 2 O 3 powder having the same known properties as in Experiment 1 are dispersed and dried, then 0.3% by weight of wetting agent and 3.75% by weight of PVA binder are added to the mixer, and at intervals of 5 minutes each. The following components are mixed one by one: 7% by weight of oil, 3% by weight of fat, 1% by weight of glycerin and about 7% by weight of distilled water. Additives of 0.265% by weight of magnesium acetate and 0.07% by weight of zirconium chloride are also added. The other process steps are performed as in Experiment 1.
Taulukosta 1 voidaan todeta pinnan karheuden selvä huonontuminen kokeessa 3 (V3). Mikäli pehmenninkomponentit lisätään mainitussa järjestyksessä, esiintyy muovattavassa massassa tällöin epähomogeenisuutta, sillä sideaine ei ole jakaantunut tasaisesti hienoon AI2O3-jauheeseen. Tällöin muovattavaa massaa ei voida enää tiivistää tasaisesti, jolloin myös ekstruu-sio-ominaisuudet huononevat epätasaisen liukastusvaikutuksen johdosta. Tämä epätasaisuus nähdään sintratuissa putkissa valkeina täplinä.Table 1 shows a clear deterioration in surface roughness in Experiment 3 (V3). If the plasticizer components are added in this order, there will be inhomogeneity in the moldable mass, since the binder is not evenly distributed in the fine Al 2 O 3 powder. In this case, the moldable mass can no longer be compacted evenly, whereby the extrusion properties are also deteriorated due to the uneven sliding effect. This unevenness is seen as white spots in the sintered tubes.
Esimerkki 3Example 3
Kokeessa 4 (V4) pinta-arvoja arvioidaan seostuksen suhteen, jolloin sintrausputket valmistetaan analogisesti kokeen 1 menetelmän kanssa, kuitenkin sillä erolla, että seostaminen suoritetaan ainoastaan 0,265 paino-%:11a magnesiumasetaattia ja että sintraus suoritetaan vakuumissa.In Experiment 4 (V4), surface values are evaluated for alloying, with sintering tubes being prepared analogously to the method of Experiment 1, except that the alloying is performed with only 0.265% by weight of magnesium acetate and that the sintering is performed in vacuo.
Kuten taulukosta 1 nähdään, vaikutusta pinnan karheuteen ei voida todeta, mutta kristalliittirakenteessa oli nähtävissä hieman epätasainen kasvu, joka ei kuitenkaan vaikuttanut valon in-line-välittymiseen. Seostamistavalla ei näin ollen tunnu olevan vaikutusta sintrausputken pinnan karheuteen.As can be seen from Table 1, no effect on surface roughness could be observed, but a slightly uneven growth was seen in the crystallite structure, which, however, did not affect the in-line transmission of light. Thus, the alloying method does not appear to have an effect on the surface roughness of the sintering tube.
Vielä kerran keksinnön mukaisen ekstruusiomenetelmän etujen esille tuomiseksi tavanomaiseen isostaattiseen puristusmene-telmään verrattuna taulukkoon otettiin mukaan koe 5 (V5). Tässä kokeessa jauhettiin kokeen 1 tavoin samoin 4000 g AI2O3-jauhetta, ja tämä lasitusmassa sumutuskuivattiin. Sumutuskui-vattu granulaatti puristettiin tämän jälkeen isostaattisesti 1400 baarissa putkimaisiksi muotokappaleiksi. Sitten yhteen 16 79694 tuurnaan puristetun putken ulompi vaippapinta valssataan ohuemmaksi.Once again, in order to highlight the advantages of the extrusion method according to the invention compared to the conventional isostatic pressing method, Experiment 5 (V5) was included in the table. In this experiment, as in Experiment 1, 4000 g of Al 2 O 3 powder was similarly ground, and this vitrification mass was spray-dried. The spray-dried granulate was then isostatically compressed at 1400 bar into tubular shaped bodies. The outer jacket surface of the tube compressed into one 16,7964 mandrel is then rolled thinner.
Tämän menetelmän haitat ovat ilmeisiä tarkasteltaessa pinnan karheutta. Huolimatta hankauslevyillä suoritetusta huolellisesta jälkikäsittelystä pinnan laatua ei saavuteta. Syntyy sorvausjälkiä, jotka aiheuttavat valon siroamista pinnalla ja jotka täten huonontavat valon läpäisykykyä. Lisäksi isostaattisessa puristuksessa jokaisesta suunnasta vaikuttavasta paineesta johtuen lehdenmuotoisten kristalliittien järjestäytymistä putken pinnan kanssa samansuuntaiseksi ei tapahdu, jolloin pinta jää karkeammaksi.The disadvantages of this method are obvious when looking at the surface roughness. Despite careful finishing with abrasive discs, surface quality is not achieved. Turning marks are created which cause light to scatter on the surface and thus impair the light transmission. In addition, in isostatic compression, due to the pressure acting in each direction, the arrangement of the leaf-shaped crystallites parallel to the surface of the tube does not occur, leaving the surface rougher.
I;I;
Claims (1)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP83108397 | 1983-08-26 | ||
EP83108397A EP0134277B2 (en) | 1983-08-26 | 1983-08-26 | Process and apparatus for producing sintered polycrystalline translucent tubes |
FI843336 | 1984-08-23 | ||
FI843336A FI77640C (en) | 1983-08-26 | 1984-08-23 | FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER FRAMSTAELLNING AV POLYKRISTALLINA GENOMSKINLIGA SINTERROER. |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI881850A0 FI881850A0 (en) | 1988-04-20 |
FI881850A FI881850A (en) | 1988-04-20 |
FI79694B FI79694B (en) | 1989-10-31 |
FI79694C true FI79694C (en) | 1990-02-12 |
Family
ID=26087940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI881850A FI79694C (en) | 1983-08-26 | 1988-04-20 | Polycrystalline transparent sinter tubes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI79694C (en) |
-
1988
- 1988-04-20 FI FI881850A patent/FI79694C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI881850A0 (en) | 1988-04-20 |
FI79694B (en) | 1989-10-31 |
FI881850A (en) | 1988-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI77640B (en) | FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER FRAMSTAELLNING AV POLYKRISTALLINA GENOMSKINLIGA SINTERROER. | |
EP2758356B1 (en) | Method for producing light ceramic materials | |
EP1937385B1 (en) | Self lubricating binders for ceramic extrusion | |
CN1993300A (en) | Method for fabricating ceramic articles and ceramic articles produced thereby | |
US20090274866A1 (en) | Ceramic article and method for making it | |
EP2157064B1 (en) | Composition for ceramic extrusion-molded body and method for manufacturing a ceramic extrusion-molded body | |
EP2516353A2 (en) | Powder comprising zirconia and alumina granules | |
CN1241875C (en) | Improved method of forming and shaping plasticized mixtures and green bodies made therefr | |
HUE035353T2 (en) | Composition for extrusion-molded bodies comprising a methyl cellulose | |
FI79694C (en) | Polycrystalline transparent sinter tubes | |
JP4986606B2 (en) | Long hollow ceramic member and manufacturing method thereof | |
JP2726673B2 (en) | Method for manufacturing molded articles of ceramic material | |
US5248464A (en) | Article of ceramic material and production thereof | |
Moreno et al. | Using boron as an auxiliary flux in porcelain tile compositions | |
RU2360887C1 (en) | Ceramic mass for brick production and method for its making | |
EP2479158A1 (en) | Silicon carbide honeycomb and method of preparing the same | |
JP4494887B2 (en) | Calcium aluminate fiber, production method and use thereof | |
JPH0450157A (en) | Ceramic material for extrusion molding and process for extrusion molding of the material | |
JPH09169572A (en) | Composition for extrusion molding | |
JPH08264197A (en) | Manufacure of base body tube for solid electrolyte type electrochemical cell | |
Hemra et al. | Preparation of micro-porous alumina sheet support for ceramic membrane by extrusion | |
WO2019038748A1 (en) | Alumina fibers, alumina fiber aggregate, and retaining material for use in exhaust gas purification device | |
DE4120953A1 (en) | Producing ceramic mouldings in pressure casting method - using slip of raw ceramic material plus liq. medium liquefacient and setting agent | |
DE3318186A1 (en) | Fired spherical, platelet-shaped or elongate aggregates of ceramic materials, their preparation and use | |
CN105753488A (en) | Forming method of sleeve blanks for fiber-optic connectors |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM | Patent lapsed | ||
MM | Patent lapsed |
Owner name: HOECHST CERAMTEC AKTIENGESELLSCHAFT |