HU193593B - Process for production of aluminium-oxid caramics with increased wear-resistance - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás fokozott kopásállóságú alumínium-oxid kerámiák előállítására. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy 97—99,5 tömeg% alumínium-oxidhoz 0,1—2,0 tömeg% mennyiségű, 38,5—71,5 tömeg% kalcium-fluoridból és 28,5—61,5 tömeg% magnézium-fluoridból hőkezeléssel ké- szített eutektikus szinteradalékot, 0,2—1 tömeg% szemcseméret növekedést gátló szert és 0—1,9 tömeg% adalékanyagot adunk, a komponenseket összeőröljük, önmagában ismert módon formázzuk, majd legalább 1200°C-on, előnyösen 1450—1600°C-on zsugorítjuk, és a kapott kerámiát kívánt esetben utólagos megmunkálásnak és/vagy védőtokozásnak vetjük alá. -1-

Description

A találmány tárgya eljárás fokozott kopásállóságú alumínium-oxid kerámiák előállítására. A kerámiák különösen fúvási iszap- és zagyszivattyúk hengerperselyei készítésére szolgálnak.

Ismeretes, hogy az alumínium-oxid porból zsugorítással előállított kerámiák száraz és nedves közegben a súrlódó, koptató hatásnak nagymértékben ellenállnak. Ennek következtében kiválóan alkalmasak hosszú élettartamot igénylő szerkezeti elemek, például iszapszivattyú csúszócsapágy, homokfúvó, fémporlasztó, stb. előállítására. A kopásállóság azonban több tényezőtől függ, közülük a legfontosabbak az alábbiak:

— a kémiailag tiszta, elsősorban alkáliamentes alapanyag, amely csak hasznos adalékokat tartalmazhat, — a formázás módja, — a formatest zsugorítást körülményei (idő, hőmérséklet), — az idomtest finomkristályos szövetszerkezete, — a kristályok egymáshoz való szilárd kapcsolata, — a maximális testsűrűség, — az anyagfolytonóssági hibák kizárása, — a feszültségmentesség és — a sima munkafelület.

A gyakorlatban ezeknek a feltételeknek a biztosítása számos technológiai problémát vet fel, melyekkel a szakirodalomban részletesen foglalkoztak.

Általában ismeretes, hogy a különböző (például elektrotechnikai, hőtechnikai, optikai, mechanikai, kémiai) célokra készülő, alumínium-oxid-alapú kerámiák gyártásánál különböző (timföld és nagytisztaságú) alapanyagokat használnak, melyekhez a zsugorítási hőmérsékletet leszállító adalékokat visznek be.

így például átlátszó (és egyben kopásálló) kerámiát állítanak elő az 1 264 914 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírás szerinti eljárással, többek között 1 tömeg% MgO+ +CeO₂ bevitelével, amikor is 1700°C körüli hőmérsékleten hidrogénben vagy vákuumban zsugorítanak. Legismertebb a tiszta magnézium-oxid bevitele [184 381 lsz. magyar vagy

256 966 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírás], azonban a magnézium-oxid bevitelével egyedül a szemcseméret-növekedés gátolható 1700°C feletti hőmérsékleten, a zsugorítási hőmérséklet ez alá nem szállítható le. Hasonló a helyzet az ittrium-oxid (Y₂O₃) önálló bevitelével is [Amer. Cer. Bull. 61, (2), (1982) p. 221]. Jobb eredmények érhetők el, ha e két fém-oxidot együtt alkalmazzák [3 377 176 sz. amerikai egyesült államokbeli és az 1 072 536 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírások], de a zsugorítási hőmérsékletet így sem lehet 1700°C alá csökkenteni.

Ugyancsak magas, 1750°C körüli zsugorításokról számol be Abraham [Cercl. Metál. Inst. Vol. 20. Bukarest, 1979], aki 0,1—0,3 tömegszázalékban vitt be alumínium-oxidhoz magnézium-oxidot, titán-dioxidot, nikkel-oxidot, továbbá a mangán-dioxiddal együtt titán-dioxidot, s csak ez utóbbi kettős rendszernél tudott jelentősebb hőmérséklet-csökkenést elérni, viszont a termék keménysége is csökkent, a kristályok mérete pedig jelentősen megnőtt.

Kedvezőbbnek bizonyulnak az összetett rendszerek, mint például az ittrium-oxiddal stabilizált cirkonium-oxid adagolása [J.Amer. Ceram.Soc., 67, (3), (1984), p. 164], vagy a 163 704 lsz. magyar szabadalmi leírásban szereplő 13BeO.7Y₂O₃ képletű binér rendszer. Ezek előállítása azonban körülményes, ugyanakkor a zsugorítási hőmérséklet alig csökkenthető 1700°C alá. Természetesen szilikátokkal lehet alacsonyabb hőmérsékleteken zsugorítani, azonban — ugyanúgy mint sok idegen fém-oxid bevitelével — az alumínium-oxid kerámia sajátosságai eltolódnak az adalék sajátosságai felé, s nélkülözik a fisz ta korundokra jellemző kiváló paramétereket.

így például 30 tömegszázalék titán-karbid bevitelével [Amer.Ceram.Bull., 62 (12), (1983) ρ. 1384] és meleg izosztatikus sajtolással jó minőségű vágókések készíthetők alumínium-oxidból, de a költséges berendezés és annak védőgázas üzemeltetése jelentősen növeli a termék árát. Gazdaságosabb eljárást ismertet a 4 357 427 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás, azonban az izosztatikus sajtoló beszerzésé előfeltétele az eljárás kivitelezésének. Ugyancsak három dimenzióban nyomóprés és különleges ún. reaktív alumínium-oxid (Reinolds RC— HP) együttes használatával és kétszeri, 1510°C hőmérsékletű szinterelésével készített

D.Hallcomb [Amer.Ceram.Bull., 61 (12), (1982) pl311] eszrtergavágókéseket.

összefoglalva megállapítható, hogy jó minőségű alumínium-oxid kerámiákat csak speciális adalékokkal, magas hőmérsékletű zsugorítással és/vagy különleges alapanyagból költséges beruházást. igénylő berendezésekkel lehet előállítani.

A találmány célja egyszerűen kivitelezhető és gazdaságos eljárás biztosítása fokozott kopásállóságú alumínium-oxid kerámiák előállítására.

Azt találtuk, hogy a fenti célt elérjük, ha 97—99,5 tömeg% alumínium-oxidhoz 0,1—2,0 tömeg% mennyiségű, 38,5—71,5 tömeg% kalcium-fluoridból és 28,5—61,5 tömeg% magnézium-fluoridból hőkezeléssel készített eutektikus színtér-adalékot, 0,2—1 tömeg% szemcseméret-növekedést gátló szert és 0—1,9 tömeg% adalékanyagot adunk, a komponenseket összeőröljük, önmagában ismert módon formázzuk, majd legalább 1200°C-on, előnyösen 1450—1600°C-on zsugorítjuk, és a kapott kerámiát kívánt esetben utólagos megmunkálásnak és/vagy védőtokozásnak vetjük alá.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a kalcium-fluoridnak a magnézium-fluorid-2193593 dal képzett különböző összetételű eutektikumai önállóan vagy más adalékanyagok jelenlétében 980—1150°C hőmérséklettől kezdve fokozatosan elősegítik az alumínium-oxid kristályszemcsék újrakristályosodását, tömörödését, ami végül is az 1450—1600°C közötti hőmérséklet-tartományban válik véglegessé.

A kalcium-fluorid magnézium-fluoriddal 5 alkotott különböző összetételű eutektikumainak az adatait az 1. táblázat tartalmazza.

1. táblázat

CaF₂ ^-MgF2 eutektikus rendszer

Közelítő' képlet	CaF 2· 2MgF 2	CaF2’ MgF2	2CaF2-MgF2
Mól	33,3+66,6	50+50	66,6+33,3
Tömeg %	38,5+61,5	55,6+44,4	71,4+28,5
Olvadás-
pont,°C	1070	980	1150

A találmány szerinti eutektikus színtéradalék hatása leegyszerűsítve abban áll, hogy az alumínium-oxiddal reakcióba lépnek úgy, hogy hőhatásra az alumínium-oxid kristályok határfelületében szilárd oldatot képezve oldódnak. Az ilyen módon aktivált alumínium-oxid kristályok — mivel szorosan érintkeznek — további hőmennyiség hatására könnyen egymásba oldódnak, miközben a kristályszemcsék megnőnek, a kristályközi pórusok bezáródnak,és ennek folytán a rendszer folyamatosan zsugorodik.

A zsugorodás folyamata — szemben a magas olvadáspontú fém oxidokat alkalmazó, ismert eljárásoknál fennálló helyzettel — a találmány szerinti eljárásnál fokozatosan és folyamatosan megy végbe 980°C-tól mintegy 1600°C hőmérsékletig. A találmány szerinti összetételű fluorid rendszer ugyanis nem egyidőben, hanem az emelkedő hőmérséklettől függő állapotváltozásai függvényében vesz részt a reakcióban. Azaz, a zsugorodás már alacsony hőmérsékleteken (kis hőtágulás!) megkezdődik, folyamatosan tart és végül viszonylag alacsonyabb felső hőmérsékleteken fejeződik be. A fő folyamat mellett egyéb reakciók is végbemennek, amelyek közül például azt emelhetjük ki, hogy a hőmérséklet növekedésének hatására a magnézium-fluorid komponens lehidratált része magnézium-oxiddá alakul, melynek mintegy 10 mól%-a oldódik a magnézium-íluoridban, ugyanakkor fluor távozik a rendszerből. A zsugorítás szempontjából mindkét mechanizmus előnyös, mert a magnézium-oxid esetleg magasabb hőmérsékletű zsugorításkor vagy az idomtest későbbi felhasználásánál (például a plazmatechnikában) gátolja a durva szemcsék kialakulását. A minimális mennyiségű naszcensz fluor pedig — a halogénekre jellemző módon — már 1000°C hőmérséklet alatt elősegíti a stabilis alfa-korund kialakulását.

A találmány szerinti eljárásnál az eutektikus szinteradalék stabilan beépül az alumínium-oxid kerámiába, egyrészt mivel az alkotók forráspontja 2250°C hőmérséklet felett van, főleg azért, mivel szilárd oldatot képez az alumínium-oxiddal.

Tekintettel arra, hogy az eutektikus szinteradalék az alkalmazott hőmérséklet függvényében erősen növeli a kristályméreteket, ennek finomítása érdekében célszerű szem3Q cseméret-növekedést gátló szert is használni. Az e célra ismert anyagok közül az alacsonyabb hőmérsékleteken is ható magnézium-spinellt (MgAI₂O₄) vagy a nikkel-oxidot (NiO) találtuk a legmegfelelőbbnek 0,2—I tö36 meg%-nyi mennyiségben.

A találmány szerinti eutektikus szinteradalék hatására jelentősen megnő az alumínium-oxid kerámiák kapásállósága (amit egyszerűen őrlőgolyók korund-por 100 órás őrlése utáni visszamérésével, továbbá különböző iszapszivattyúk üzemórájának összehasonlításával állapítottunk meg).

Az alumínium-oxid kerámiák kopásálló4₅ ságát és jelentős mértékig a hőiökésá 1 lóságát, azaz az élettartamát tovább fokozhatjuk olyan adalékanyagok bevitelével, amelyek egyébként az alumínium-oxiddal nehezen, vagy csak magasabb hőmérsékleteken lép50 nek kémiai reakcióba. Ezeket az adalékanyagokat általában 0—1,9 tömeg% mennyiségben alkalmazzuk. így például célszerűen 0,2—1,5 tömeg% -bari használunk króm-oxidot (Cr₂O₃), ameiy szilárd oldatot képezve az alumínium-oxiddal, tovább növeli a kopásállóságát, és növeli a hőlökésállóságát; cérium-oxidot (CeO₂), amely önmagában is jó kopásálló (csiszoló) anyag, s az alumínium-oxid kristályrácsába beépítve szintén növeli, θθ — elsősorban a nedves közegű — kopásállóságot, ütésállóságot; cirkónium-szilikátot (ZrSiO₄), amely az alumínium-oxid szinterelés alatti zsugorodását csökkenti, s így nagyobb méretű, nagyobb falvastagságú idomtestek is készíthetők az elrepedezés veszélye ⁶⁵ nélkül, ezenkívül megkönnyíti az idomtest

-3193593 utólagos polírozását is; cirkónium-oxidot (ZrO₂), amely például cérium-oxiddal stabilizált formában fokozza az alumínium-oxid kerámia hőlökésállóságát; szilícium-karbamldot (SiC), amely az alumínium-oxidnál is keményebb anyag, s mint ilyen, a koptató hatásnak szívósabban ellenáll; továbbá például 20 tömeg%-ban ektrokorundot (A1₂O₃), amely csökkenti a zsugorodás mértékét, s a durva kristályszemcsék beágyazásával különlegesen nagyméretű és érdes felületű kerámiák készíthetők. (Ez utóbbi esetben az elektrokorund tulajdonképpen nem is adalékanyag, hanem a felhasznált alumínium-oxid egy részét elektrokorund alakjában alkalmazzuk.) Természetesen, a felsorolt adalékanyagok közül egyidejűleg többet is felhasználhatunk.

A zsugorítás alatti szemcsenövekedés-gátló szerként alkalmazott magnézium-spinellt (MgAl₂O₄) és az adott esetben adalékanyagként felhasznált cirkónium-szilikátot ismert módon, fémsók, oxidjaik sztöchiometrikusan számított mennyiségeiből izzítással, majd finomra őrléssel állítjuk elő.

Az adott esetben alkalmazott adalékanyagokkal egy-egy konkrét célra módosíthatjuk az alumínium-oxid kerámiák tulajdonságait, például növelhetjük a zsáraz- vagy nedves kopásállóságot vagy fokozhatjuk a hőhatással egybekötött koptatóhatással szembeni ellenállást stb.

A találmány szerinti eljárásnál alkalmazott eutektikus szinteradalékot nemcsak önmagában, hanem vivőanyagra felvitt alakban is felhasználhatjuk. A vivőanyag előnyösen alumínium-oxid. Az eutektikus szinteradalékot célszerűen úgy visszük fel a hordozóra, hogy a magnézium-fluoridot és a kalcium-fluoridot az alumínium-oxid hordozóval összeőrüljük, majd a keveréket legalább 940°C-on kiizzítjuk.

Az alumínium-oxid vivőanyagként való alkalmazásával két cél valósítható meg, egyrészt az eutektikus adalék készítésekor az kevésbé sül össze, másrészt ilyen „hígított” állapotban pontosabban mérhető be a szükséges mennyiség.

A találmány szerinti eljáráshoz használt eutektikus szinteradalékot különös'en előnyösen 55,6 tömeg% kalcium-fluorid és 44,4 tömeg% magnézium-fluorid felhasználásával készítjük el. Az eutektikus szinteradalékból előnyösen 0,8 tönyeg% mennyiséget adunk a kiindulási .alumínium-oxidhoz.

A találmány szerinti eljárás ipari méretben is gazdaságosan kivitelezhető, különleges berendezéseket nem igényel. Az eljárás kivitelézéséhez szükséges valamennyi alapanyag könnyen hozzáférhető. A felhasznált, finomra őrölt por gyakorlatilag valamennyi ismert formázási eljárással feldolgozható, a zsugorítás pedig a szokásos elektromos vagy gázfűtésű, aknás vagy alagút kemencékben elvégezhető.

A találmány szerinti eljárásnál alacsonyabb zsugorítási hőmérséklet elegendő, mint az ismert eljárások esetén, ugyanakkor a kapott termékek fokozottan kopásállók, és a hőlökésállóság tekintetében is felülmúlják az ismert eljárásokkal készült, hasonló rendeltetésű kerámiákat.

A találmány szerinti eljárásnál a termékek kedvező tulajdonságait tovább javíthatjuk, illetve módosíthatjuk különféle adalékanyagok bevitelével.

A találmányt ai alábbi példákkal részletesen ismertetjük.

1. példa

Technikai minőségű kalcium-fluoridból korundgolyós őrlőmalomba bemérünk 556 g mennyiséget, és 444 g technikai magnézium-fluoridot. A porkeveréket célszerűen szárazon homogenizáló őrlésnek vetjük alá, amíg az átlagos szemcseméret 90%-a 1—2 pm nem lesz. Ezután önmagában ismert módon, például granulálással és/vagy sajtolással tömörítjük, majd a kapott formatesteket izzítótokba téve levegőt tartalmazó oxidáló atmoszférában hőkezeljük, előbb 1 órán át 1150—1170°C-on, majd 2 órán át 940—970°C hőmérsékleten.

A kihűlt, s legalább 90%-ban CaF₂,MgF₂ képlettel jellemezhető anyagot elporítjuk és újra megőröljük, hogy az átlagos szemcseméret 80—90%-a 10 pm alatti legyen. Az így kapott, 1. sz. eutektikus szinteradalékot a következők szerint használjuk fel.

„G“ jelű, 0,1 tömeg%-nál kevesebb, összes alkáliét tartalmazó kerámiai timföldből (gyártó: Almásfüzitői Timföldgyár) bemérünk

988,5 g mennyiséget, hozzámérünk 8 g l.sz. szinteradalékot és 3,5 g magnézium-spinellt. A porkeveréket célszerűen korundgolyós malomban, 1 tömeg% elain, mint felületaktív anyag jelenlétében addig őröljük, amíg az átlagos szemcseméret 95%-a 5 pm alatti, s ezen belül 50%-a 1 pm alatti nem lesz. Ezután a porkeveréket önmagában ismert módon 14 tömeg% paraffinnal összeolvasztva, fröccsöntéssel golyókká formázzuk, timföldbe ágyazzuk és deparaffináljuk, majd bezsugoritjuk. Ez 120—150°C/óra felfűtés mellett 1300°C-on 2 órás, majd tovább emelve a hőmérsékletet 1550°C-ra, ott 6—8 órás hőkezeléssel, levegőt tartalmazó, oxidáló atmoszférában történik.

A készített idomtestek névleges alumínium-oxid-tartalma 99,1 tömeg%, 0,1 tömeg% magnézium-oxid-tartalom és 0,8 tömeg% CaF₂.MgF₂-tartalom mellett.

Sűrűség: 3,90 g/cm³. Vízfelvétel nincs, fukszinpróba: negatív. Felületi érdesség: R_a=3 pm. Átlagos szemcseméret (elektronmikroszkópos felvételek alapján) 5,4 pm. Lineáris zsugorodás mértéke: 15,6%.

Felhasználási terület: szelep, siklócsapágy, csapágygolyó, stb. készítése.

-4193593

2. példa

Korundgolyós malomba bemérünk 986,5 g, 150Q°C hőmérsékleten utánkalcinált, nagytisztaságú (Al₂0₃-tartalom 99,99%) alumínium-oxidot („Diakor, SZ1KKTI, Budapest), 8 g l.sz. szinteradalékot, 3,5 g magnézium-spinellt és 2 g technikai vagy analitikailag tiszta króm-oxidot. A porkeveréket azonos mennyiségű desztillált víz jelenlétében addig őröljük, amíg az átlagos szemcseméret 95%-a 5 μιη alatti, s ezen belül 50%-a 2pm alatti nem lesz. Ezt követően az őrlőtestekről önmagában ismert módon leszűrjük, majd az erre a célra méretezett, hengeres gipszformába öntjük. Kivétel és szárítás után 80—100°C/óra felfűtési sebesség mellett 1300°C-on 2 órás, majd 1550°C-on 6—8 órás hőkezeléssel tömörre zsugorítjuk.

Az öntéses formázással készített idomtest (ún. „rubin-kerámia) névleges alumínium-oxid-tartalma 98,9 tömeg%, 0,1 tömeg% magnézium-oxid-tartalom, 0,2 tömeg% króm-oxid-tartalom és 0,8 tömeg% CaF₂MgF₂-tartalom mellett.

Sűrűség: 3,86 g/cm³, vízfelvétel: 0,1%. Felületi érdesség: R_a=2,2 μιη. Átlagos szemcseméret: 3,8 pm. Lineáris zsugorodás 16%.

Felhasználási terület: Fúrási iszap- és zagyszivattyúk hengerperselye, stb.

3. példa

Technikai minőségű, vagy analitikailag tiszta kalcium-fluoridból golyósmalomba bemérünk 385 g mennyiséget, hozzámérünk 615 g technikai vagy analitikailag tiszta magnézium-fluoridot, majd a porkeveréket homogenizáló őrléssel addig finomítjuk, amíg az átlagos szemcseméretének 90%-a 1—2 pm nem lesz. Tömörítés után a formatesteket kiizzítjuk, előbb 1180—1200°C-on 1 órás, majd 960—1000°C hőmérsékleten 2 órás hőkezeléssel.

A kihűlt, s legalább 95%-ában a CaF₂. ,2MgF₂ képlettel jellemezhető anyagot elporítjuk, finomra őröljük, hogy a szemcseméret 80—90%-a 10 pm alatt legyen, s mint

2.sz. eutektikus szinteradalékot használjuk fel.

Korundgolyós őrlőmalomba bemérünk 1500°C hőmérsékleten kalcinált nagytisztaságú alumínium-oxidból 991,5 g mennyiséget, hozzáadunk 2 g 2.sz. szinteradalékot, 3,5 g magnézium-spinellt és 3 g analitikailag tiszta cérium-oxidot. A porkeveréket előnyösen száraz közegben addig őröljük, amíg az átlagos szemcseméretének 95%-a 5 pm, s ezen belül 50%-a 1 pm alatti nem lesz. Ezt követően az ismert módon izosztatikus sajtolással, legalább 0,2 MPa fajlagos nyomással formázzuk, es végül oxidáló atmoszférában, 100—120°C/óra felfűtéssel 1400°C-on 2 órás, majd I600°C-on 8 órás hőkezeléssel tömörre zsugorítjuk.

A „három-dimenziós sajtolással készített idomtestek névleges alumínium-oxid-tartalma 99,4 tömeg%, 0,1 tömeg% magnézium8

-oxid-tartalom, 0,3 tömeg% cerium-oxid- és 0,2 tömeg% CaF₂.2MgF₂-tartalom mellett.

Sűrűség: 3,94 g/cm³. Vízfelvétel nincs, fukszinpróba: negatív. Felületi érdesség: R_o=l—2 pm között. Átlagos szemcseméret:

3,8 pm. lineáris zsugorodás: 16,4%.

Felhasználási terület: Élelmiszeripari, vegyipari gépekhez dugattyú, olajipar szondákhoz érátvezető, stb.

4. példa

Technikai minőségű anyagokból bemérünk 715 g kalcium-fluoridot és 285 g magnézium-fluoridot, továbbá 1000 g, legfeljebb 1300°C hőmérsékleten kalcinált, és legfeljebb 0.1% összes alkáliát tartalmazó és legalább 5 m²/g (BET) fajlagos felületű alumínium-oxidot. A porkeveréket megőröljük, hogy a szemcseméretének 90%-a átlagosan 5 pm, s ezen belül 50%-a 2 pm alatti legyen. Tömörítéssel formatestekké alakítjuk, majd hőkezeljük: előbb 1200—li250°C-on 1 órát, majd 1050—1100°C-on 3 órát. A kapott laza porkeveréket ismét finomra őröljük, amikor kívánatos, hogy a szemcseméretének 80— 90%-a 10 pm alatt legyen.

Az így készített és alumínium-oxid hordozóra felvitt, 2CaF₂.MgF₂ képlettel jellemezhető, 3.sz. eutektikus szinteradalékot a következők szerint használjuk fel.

Kalcinált ipari „TO“ jelű timföldből (gyártó: Ajkai Timföldgyár) golyósmalomba bemérünk 767 g mennyiséget, hozzámérünk 30 g 3.sz. szinteradalékot, továbbá 200 g, sósavval vasmentesre mosott, 90%-ában 0,05—0,1 mm átmérőjű szemcsékből álló elektrokorundot (gyártó: Mosonmagyaróvári Timföldgyár) és 3 g technikai minőségű, finomszemcsézett nikkel-oxidot.

A porkeveréket 2—3 órás homogenizáló keverésnek vetjük alá, majd 3 tömeg% poli-izobutilén sajtolási segédanyaggal (a 165 357 lsz. magyar szabadalmi leírás szerinti termék) keverjük össze, granuláljuk, és legalább 0,1 MPa fajlagos nyomással idomtestekké formázzuk.

A zsugorítás levegő atmoszférában történik, 130—150°C/óra felfütési sebességgel 1200—1300°C-on 2 órás, majd 1500°C-on 8 órás hőkezeléssel.

A készített kerámiák névleges alumínium-oxid-tartalma 98,2 tömeg%, 0,3 tömeg% nikkel-oxid- és 1,5 törneg% 2CaF₂.MgF₂-tartalom. mellett. Sűrűség: 3,88 g/cm³. Vízfelvétel: 0,5%. Felülei:: érdes. Átlagos szemcseméret: 600—85 pm körül. Lineáris zsugorodás: 12%.

Felhasználási terület: nagy kopásállóságú vágókorong és tárcsa, simító-reszelő stb.

5. példa

Célszerűen korundgolyós malomba bemérünk „G“ jelű timföldből 967 g mennyiséget, hozzáadunk 20 g 2.sz. szinteradalékot, továbbá lOg technikai minőségű cirkónium-szilikátot és 3g technikai nikkel-oxidot.

-5193593

A porkeveréket vizes közegű őrléssel, habzásgátló anyag bevitele mellett addig finomítjuk, amíg az átlagos szemcseméret 90%-a 5 pm alatti, s ezen belül 50%-a 1—2 pm alatti nem lesz. Az így készített masszából centrifugálöntéssel vastagfalú csöveket formázunk, illetve tömör rudakat öntünk.

Szárítás után levegő atmoszférájú kemencében 80—100°C/óra felfűtés mellett 1200°Con 1 órás, 1300°C-on 2 órás, majd 1450°C-on 4 órás hőkezeléssel zsugorítjuk a terméket.

Az e módon készített idomtestek névleges alumínium-oxid-tartalma 96,7 tömeg%, tömeg% cirkónium-szilikát-, 0,3 tömeg% nikkel-oxid- és 2 tömeg% CaF₂.2MgF₂-tartalom mellett.

Sűrűség: 3,88 g/cm³. Vízfelvétel nincs. Fukszinpróba: negatív. Felületi érdesség: F_a=2,7 pm. Átlagos szemcseméret.· 5 pm.

Felhasználási terület: vegyipari szivattyúk hengerperselye, illetve rúd alakban dugatytyúja, stb.

6. példa

Őrlőmalomba bemérünk 781 g, 1500°C hőmérsékleten utánkalcinált, a 179 981 lsz. magyar szabadalmi leírás szerinti, „G“ jelű timföldet, hozzáadunk 200 g, 900—1100°C-on kalcinált, alkaliamentes gamma-alumínium-oxidot, 5 g 2. sz. szinteradalékot, továbbá 10 g technikai cirkóníum-oxidot, ennek stabilizálására 2 g technikai cérium-oxidot és g nikkel-oxidot.

A porkeveréket az előbbiek szerinti finomságúra őröljük, majd poli (vinil-alkohol) kötőanyag és lágyító használatával önmagában ismert módon furatos csövekké extrudáljuk. Szárítás után — célszerűen függesztve — oxidáló atmoszférában zsugorítunk, amikor is 100—120°C/óra felfűtési sebességgel 1350°C-on 2 órás, 1400°C-on 3,5 órás, majd 1550°C-on 4 órás hőkezelést végzünk.

Az így készített idomtestek névleges alumínium-oxid-tartalma 98,1 tömeg%, 1 tömeg% cirkónium-oxid- 0,2 tömeg% cérium-oxid-, 0,2 tömeg% nikkel-oxid- és 0,5 tömeg% CaF₂.2MgF₂-tartalom mellett.

Lineáris zsugorodás: 17%.

Sűrűség: 3,80 g/cm³. Vízfelvétel nincs. Fukszinpróba: negatív. Felületi érdesség: F_o=3 pm. Átlagos szemcseméret: 5,5 pm.

Felhasználási terület: elsősorban hőtechnikai rendeltetésű, például termoelemszál-tartó kapilláriscső, pirométer védőcső, sav-, lúg- és zagyvezető cső, stb.

7. példa „TO“ jelű, 1650°C hőmérsékleten utánkalcinált, ipari timföldből golyósmalomba bemérünk 963,5 mennyiséget, hozzáadunk 16 g 3.sz. szinteradalékot, továbbá 2 g króm-oxidot, 15 g ipari szilícium-karbidot (például finom csiszolóport) és 3,5 g magnézium-spinellt. A porkeveréket az előzőek szerinti szemcsefinomságúra őröljük, majd paraffinos fröccsöntéssel, vagy egyszerűbb alakzatú 6 idomtestek esetében száraz sajtolással formázzuk. Ezt követően 120—130°C/óra felfűtés mellett 1300°C-cn 4 órás, majd 1460°C-on 6 órás hőkezeléssel zsugorítjuk.

A kész idomtestek névleges alumíniumoxid-tartalma 97,4 tömeg%, 0.2 tömeg% króm-oxid-, 1,5 töm<eg% szilicium-karbamid-, 0,1 tömeg% magnézium-oxid- és 0,8 tömeg% 2CaF₂.MgF₂-tartalom mellett.

Sűrűség: 3,87 g/cm³, vízfelvétel: 0,8% Felületi érdesség: F_fl=2,3 pm. Átlagos szemcseméret: 6,4 pm lineáris zsugorodás: 15,5%.

Felhasználási terület: egyidejűleg hőlökésnek és mechanikai igénybevételnek kitett, például fémszóró berendezések fúvókái, kemence tartólapok.

8. példa

Alkália mentesített, K—33 jelű timföldhidrátot (gyártó: Almásfüzitői Timföldgyár) 1500°C hőmérsékleten 3 órás hőkezeléssel kalcinálunk, majd ebből őrlőmalomba bemérünk 973 g mennyiséget, hozzáadunk 1 g Lsz. szinteradalékot, 10 g króm-oxidot, 6 g cironszilikátot és 1 g magnézium-spinellt.

A porkeveréket célszerűen vizes közegben az előző kiviteli példáknál leírt módón és szemcsefinomságúra megőröljük, majd öntéssel vastagfalú csövekké, tárcsákká formázzuk.

Szárítás után zsugorítást végzünk: 120— 130°C/óra felfűtés mellett, levegőt tartalmazó, oxidáló atmoszférában előbb 1400°C-on 2 órát, majd 1550°C-on 8 órát hőkezeljük, s az idomtestek méretétől, falvastagságától, tömegétől függően „visszafűtést“ alkalmazva a kemencével együtt hagyjuk kihűlni az idomtesteket.

A kész alumínium-oxid kerámiák névleges alumínium-oxid-tartalma 98,2 tömeg%, 1 tömeg% króm-oxid-, 0,6 tömeg% cirkónium-szilikát-, 0,3 tömeg% magnézium-oxidés 0,1 tömeg% CaF₂.MgF₂-tartalom mellett.

Sűrűség: 3,87 g/cm³. Vízfelvétel nincs, fukszinpróba: negatív. Felületi érdesség: R_a=2,6 pm, átlagos szemcseméret.· 4,7 nm. lineáris zsugorodás: 16,4%.

Felhasználási terület: utólagos megmunkálással, fémes foglalattal ellátva mint csúszócsapágy, drótipari szálvezető, húzóorsó, stb.

Amint a fenti példákból is kitűnik, a találmány szerinti eljárással készült kerámiák igen kedvező fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek.

Claims (7)

1. Eljárás fokozott kopásállóságú alumínium-oxid kerámiák előállítására, azzal jellemezve, hogy 97—99,5 tömeg% alumínium-oxidhoz 0,1-2,0 tömeg% mennyiségű, 38,571,5 tömeg% kalcium-fluoridból és 28,5-61,5 tömeg% magnézium-fluoridból hőkezeléssel készített eutektikus szinteradalékot, 0,2-1 tömeg% szemcseméret-növekedést gátló szert és 0—1,9 tömeg% adalékanyagot adunk, a komponenseket összeőröljük, önmagában ismert

-6193593 módon formázzuk, majd legalább 1200°C-on, előnyösen 1450—1600°C-on zsugorítjuk, és a kapott kerámiát kívánt esetben utólagos megmunkálásnak és/vagy védőtokozásnak vetjük alá.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy eutektikus szinteradalékként

55,6 tömeg% kalcium-fluoridból és 44,4 tömeg% magnézium-fluoridból legalább 940°Con történő izzítással készült eutektikumot alkalmazunk.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eutektikus szinteradalékot alumínium-oxid hordozóra felvitt alakban alkalmazzuk.

4. Az 1.—3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eutek12 tikus szinteradalékot 0,5—1,5 tömeg%, célszerűen 0,8 tömeg% mennyiségben alkalmazzuk.

5. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jel5 lemezve, hogy hordozóként legalább 5 mr²/g (BET) fajlagos felületű alumínium-oxidot alkalmazunk.

6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal ¹θ jellemezve, hogy szemcseméret-növekedést gátló szerként magnézium-spinellt és/vagy nikkel-oxidot alkalmazunk.

7. Az 1. igénypont szerinti eljárás,azzal 15 jellemezve, hogy adalékanyagként króm-oxidot és/vagy szilicium-karbidot alkalmazunk 0,2—1,5 tömeg% mennyiségben.