PL70090B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: British Railways Board, Londyn (Wielka Brytania) Sposób wytwarzania polikrystalicznych materialów ceramicznych na bazie odmiany beta tlenku glinu Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania polikrystalicznych materialów ceramicznych na bazie tlenku glinu odmiany beta. Zaleznie od skladu chemicznego i sposobu wytwarzania takie polikrystaliczne materialy ceramiczne moga stanowic substancje o podstawowym wzorze NaA^ A Oj 7, wzglednie NaAl5 Q8, badz tez byc agregatem tych dwóch postaci.Polikrystaliczne materialy ceramiczne wytwarzane sposobem wedlug wynalazku nadaja sie do stosowania w charakterze elektrolitu w urzadzeniach, w których odbywaja sie procesy przenoszenia jonów sodowych droga dyfuzji przez staly elektrolit, np. w ogniwach elektrycznych lub bateriach sodowo-siarkowych.Badania Thery'ego i Briacona oraz Yamaguchi wykazaly, ze krystaliczny tlenek glinu odmiany beta o wzo¬ rze NaAl508 oraz tlenek glinu odmiany beta o wzorze NaA^ ^,7 maja podobna strukture warstwowa, lecz pierwszy z nich wykazuje nizszy stopien symetrii krysztalu. Warstwowa struktura materialu ceramicznego sklada sie z przemiennych warstw lub bloków spinelowych i warstw sodowych. Warstwy spinelowe skladaja sie z ato¬ mów glinu i tlenu rozmieszczonych w taki sam sposób jak w tlenku glinu odmiany gamma, zas warstwa sodowa zawiera atomy sodu i tlenu. Komórka elementarna struktury powtarza sie wNaAlM017 co dwie warstwy, a NaAl5 08 co trzy warstwy.Znane sposoby wytwarzania polikrystalicznego materialu ceramicznego na bazie odmiany beta tlenku glinu przewiduja zastosowanie zasadowych skladników A1203, Na20, Li20, MgO. Przy wytwarzaniu mieszanek wyjsciowych mozna stosowac substancje ulegajace przemianie na Li20 i MgO w czasie tworzenia materialu ceramicznego, np.LiNO 3 i MgCO 3.Wynalazek dotyczy polikrystalicznych materialów ceramicznych na bazie tlenku glinu odmiany beta wytwarzanych z tych czterech skladników. Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania tlenku glinu od¬ miany beta wykazujacego wieksza trwalosc w warunkach atmosferycznych niz produkty wytwarzane znanymi sposobami. Inne wlasciwosci produktu wytwarzanego sposobem wedlug wynalazku decydujace o jego stoso¬ waniu w charakterze elektrolitu nie ulegaja w tych warunkach pogorszeniu.W wyniku badan, które doprowadzily do opracowania sposobu wedlug wynalazku nieoczekiwanie stwier¬ dzono, ze jezeli proporcje zestawu skladników utrzymywane sa w zdefiniowanych granicach, to wytwarza sie2 70090 tlenek glinu odmiany beta zlozony w 90-100% z substancji NaAl508 oraz, ze produkt wytworzony sposobem wedlug wynalazku jest, w porównaniu z tlenkiem glinu odmiany beta, nawet o zasadowej postaci NaAl508, wytwarzanym znanymi sposobami trwaly w warunkach atmosferycznych i wykazuje wysokie w porównaniu z NaAli i O! 7 przewodnictwo jonów sodowych zasocjowanych z NaAl5 08.Sposób wytwarzania polikrystalicznego materialu ceramicznego na bazie tlenku glinu odmiany beta polega wedlug wynalazku na wypalaniu mieszanki zlozonej zasadniczo z: Li20 -0,7 — 1,5% wagowych; Na20 -8,3 -8,9% wagowych; MgO -0,5- 2,0% wagowych; Al2 O 3 — reszta.Stosunek Li20 : MgO korzystnie zawiera sie w zakresie od 1 :1 do 1 :1,5.Wynalazek zilustrowany jest nastepujacym przykladem.Jednorodna mieszanke wytwarza sie z nastepujacych skladników w suchej postaci: Na20(jakoNaOH) - 8,3% wagowych MgO (jako MgC03) - 1,0% wagowych LiO (jako LiOH) - 0,9% wagowych A1203 — reszta Mieszanine o uziarnieniu 40—80% czastek ponizej 0,074 mm prasjjje sie izostatycznie stosujac cisnienie 280 kg/cm2 na krazki o srednicy 4 cm i grubosci 3 mm, które wyzarza sie w ciagu 1 h w róznej temperaturze, okreslo¬ nej w tablicy 1. Czas wyzarzania w okreslonej temperaturze liczony jest od momentu dojscia do tej wartosci do trwajacym 18 h stopniowym podgrzewaniu. W czasie wyzarzania krazki otoczone sa niewypalonym proszkiem o takim samym skladzie chemicznym jak krazki umieszczone w nieprzepuszczalnej rurce z tlenku magnezu.Po wyzarzeniu przeprowadza sie analize rentgenowska dla okreslenia wzglednego stosunku tlenków glinu odmiany beta typu NaAl508 i NaAlj! Oj 7. Wyniki badan przeprowadzonych w omówiony tu sposób zestawione sa w tablicy 1.T a b1 i ca 1 Temperatura wyzarzania°C % wagowy NaAl5 08 . 1500 92,0 1550 94 1580 100 1600 100 1630 100 Z tablicy tej wynika jednoznacznie, ze zawartosc tlenku glinu odmiany beta typu NaAl508 w materiale ceramicznym mozna utrzymac w granicach 90-100% dla szerokiego zakresu wartosci temperatury wyzarzania.Wyniki pomiarów opornosci i gestosci próbek o ksztalcie krazków wykonanych omówionym wyzej spo¬ sobem wedlug wynalazku i wyzarzonych w temperaturze 1580°C sa nastepujace: Gestosc - 3,04 g/cm2 Opornosc — 1,60 om • cm w temperaturze 350°C.Wytrzymalosc na pekanie tych próbek mierzono w okreslonych odstepach czasu, po przetrzymywaniu w atmosferze o 100% wilgotnosci wzglednej. Uzyskano nastepujace wyniki: Poczatkowa wytrzymalosc na pekanie - 910 kG/cm2 po uplywie 1 tygodnia -910 kG/cm2 Dla porównania wykonuje sie próbki o ksztalcie krazków z tlenku glinu odmiany beta o takiej samej zawartosci MgO i o zawartosciach 0,5 oraz 1,8% wagowych Li20, nie objetych zakresem przedlozonego wyna¬ lazku. Stosujac omówiona, taka sama metode badan rentgenowskich dokonuje sie oznaczenia wzglednej zawar¬ tosci tlenku glinu odmiany beta typów NaAl508 i NaAl, jOi 7. Wyniki prób dokonanych ta metoda zestawione sa w tablicy 2.3 70090 %Li20 1)0,5 2)1,8 Tablica 2 Temperatura wypalania 1550 1600 1630 1500 1550 1580 %NaAl508 62 62 79 50 40 Wytrzymalosc na pekanie tlenku glinu odmiany beta o 0,5% zawartosci tlenku litu mierzy sie w atmosferze o 100% wilgotnosci wzglednej. Wyniki wykonanych tym sposobem oznaczen sa nastepujace: Poczatkowawytrzymalosc na pekanie — 1120 kG/cm2 po uplywie 24godzin - 70 kG/cm2 Wyniki tych oznaczen wytrzymalosci na pekanie wskazuja, ze przy okreslonej zawartosci tlenku litu sposobem wedlug wynalazku wytwarza sie trwaly tlenek glinu odmiany beta, natomiast produkty o innym skladzie, nie wchodzacym w zakres objety zastrzezeniami patentowymi sa nietrwale. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania polikrystalicznych materialów ceramicznych na bazie odmiany beta tlenku glinu, znamienny tym, ze wypala sie mieszanke zlozona z nastepujacych skladników: Li20 — 0,7 — 1,5%; Na20 - 8,3 - 8,9%; MgO - 0,5 - 2,0%; A1203 - reszta.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosunek Li20 do MgO waha sie w granicach od 1 :1 do 1:1,5.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze zawartosc Li2 O wynosi 0,9% wagowych.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1,2 lub 3, znamienny tym, ze zawartosc MgO wynosi 1,0% wagowych. PL