RU2142437C1 - Charge material for manufacturing glass ceramics - Google Patents

Charge material for manufacturing glass ceramics Download PDF

Info

Publication number
RU2142437C1
RU2142437C1 RU97113168A RU97113168A RU2142437C1 RU 2142437 C1 RU2142437 C1 RU 2142437C1 RU 97113168 A RU97113168 A RU 97113168A RU 97113168 A RU97113168 A RU 97113168A RU 2142437 C1 RU2142437 C1 RU 2142437C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
glass
oxide
charge material
corundum
ceramics
Prior art date
Application number
RU97113168A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97113168A (en
Inventor
И.Ю. Долгова
А.А. Храпов
В.И. Самойлов
Original Assignee
Волгоградский инженерный центр "Ресурс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Волгоградский инженерный центр "Ресурс" filed Critical Волгоградский инженерный центр "Ресурс"
Priority to RU97113168A priority Critical patent/RU2142437C1/en
Publication of RU97113168A publication Critical patent/RU97113168A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2142437C1 publication Critical patent/RU2142437C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: ceramics. SUBSTANCE: invention relates to corundum-based glass ceramics and can be used for manufacturing environmental safe construction parts employed in mechanical engineering, food industry, and construction. Charge material contains 30-60% wastes coming from processing of 24

Description

Изобретение относится к технологии керамических материалов, в частности к стеклокерамике на основе корунда, и может быть использовано при изготовлении экологически чистых конструкционных изделии с высокой трещиностойкостью, применяемых в машиностроительной, пищевой, строительной отраслях промышленности. The invention relates to the technology of ceramic materials, in particular to corundum-based glass ceramics, and can be used in the manufacture of environmentally friendly structural products with high crack resistance used in the engineering, food, and construction industries.

Известен керамический материал (1), для получения которого применяют шихту, включающую в мас.% следующие составляющие: 10-30 оксида алюминия и 70-90 стекла. При этом используют отходы стекла, содержащие окись марганца, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO2 - 65-68
Al2O3 - 0,8-1,2
CaO - 6,1-6,5
MgO - 4,2-5,1
BaO - 1,3-1,5
Na2O - 16,2-16,7
K2O - 1,1-1,3
Fe2O3 - 0,8-1,1
Mn2O3 - 1,5-1,6
Недостатками приведенного технического решения являются - узкий диапазон применения данного материала, необходимость использования специального стекла с содержанием окиси марганца и дорогостоящего оксида алюминия.
Known ceramic material (1), for the preparation of which a charge is used, which includes in wt.% The following components: 10-30 aluminum oxide and 70-90 glass. In this case, glass wastes containing manganese oxide are used in the following ratio of components, wt.%:
SiO 2 - 65-68
Al 2 O 3 - 0.8-1.2
CaO - 6.1-6.5
MgO - 4.2-5.1
BaO - 1.3-1.5
Na 2 O - 16.2-16.7
K 2 O - 1.1-1.3
Fe 2 O 3 - 0.8-1.1
Mn 2 O 3 - 1.5-1.6
The disadvantages of the above technical solutions are the narrow range of application of this material, the need to use special glass containing manganese oxide and expensive aluminum oxide.

Наиболее близкой по техническому уровню и достигаемому результату является шихта, включающая 40-60 мас.% корунда и 40-60% алюмосиликатного стекла со следующим содержанием ингредиентов, мас.%: SiO2 46,2-55,2; Al2O3 30,0-41,4; MgO 12,4-14,8 и предназначенная для получения керамики, используемой в огнеупорной, электронной и машиностроительной промышленности (2).The closest in technical level and the achieved result is a mixture comprising 40-60 wt.% Corundum and 40-60% aluminosilicate glass with the following ingredients, wt.%: SiO 2 46.2-55.2; Al 2 O 3 30.0-41.4; MgO 12.4-14.8 and designed to produce ceramics used in the refractory, electronic and engineering industries (2).

Недостатком данного состава шихтового материала является необходимость специального изготовления алюмосиликатного стекла, осуществления его грануляции и дальнейшего высокотемпературного (1450-1550oC) спекания заготовок для получения плотной керамики, что требует использования специального энергоемкого и сложного в обращении оборудования, а также невысокая трещиностойкость керамического материала. Кроме того, для изготовления данного шихтового материала требуется значительное количество дорогостоящего корунда.The disadvantage of this composition of the charge material is the need for special manufacture of aluminosilicate glass, granulation and further high-temperature (1450-1550 o C) sintering of billets to obtain dense ceramics, which requires the use of special energy-intensive and difficult to handle equipment, as well as low crack resistance of the ceramic material. In addition, the manufacture of this charge requires a significant amount of expensive corundum.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка экологически чистого состава шихтового материала для получения стеклокерамики с высокой трещиностойкостью из доступного и дешевого сырья. The task of the invention is to develop an environmentally friendly composition of the charge material to obtain glass ceramics with high crack resistance from affordable and cheap raw materials.

Техническим результатом является увеличение трещиностойкости стеклокерамики. The technical result is an increase in crack resistance of glass ceramics.

Указанный технический результат достигается тем, что шихтовый материал для изготовления стеклокерамики содержит 30-60% отходов от обработки алундовых абразивных кругов типа 24 А на керамической связке (далее по тексту корундовая составляющая или просто корунд) и 40-70% стекла, представляющего собой стеклопорошок, полученный измельчением боя пищевых тарных стекол или стеклоотходов следующего состава, мас. %: SiO2 67-73; Al2O3 3,2-10; CaO 6,5-6,9; MgO 4,3-5,1:R2O (Na2O+K2O) 14-14,3; Fe2O3 0,1-1,5.The specified technical result is achieved in that the charge material for the manufacture of glass ceramics contains 30-60% of waste from the processing of alundum abrasive wheels of type 24 A on a ceramic bond (hereinafter referred to as corundum component or simply corundum) and 40-70% of glass, which is glass powder, obtained by grinding the battle of food packaging glasses or glass waste of the following composition, wt. %: SiO 2 67-73; Al 2 O 3 3.2-10; CaO 6.5-6.9; MgO 4.3-5.1: R 2 O (Na 2 O + K 2 O) 14-14.3; Fe 2 O 3 0.1-1.5.

Использование в качестве корунда отходов от обработки абразивных алундовых кругов на керамической связке обеспечивает получение плотного стеклокерамического материала за счет улучшения межчастичных связей в композите при высокотемпературном спекании, что обусловлено содержащейся в отходах готовой связки, обладающей хорошей смачиваемостью по отношению к корундовым зернам и близким по составу частицам применяемого стеклопорошка. Применение в виде стеклодобавки боя бутылочного и других типов тарного стекла или ему подобных по химическому составу отходов позволит обеспечить устойчивость стеклокерамики к различным химическим и механическим воздействиями за счет значительного содержания окислов Al2O, MgO и CaO. Кроме того, использование предлагаемых составляющих для изготовления шихтового материала позволяет снизить себестоимость стеклокерамических изделий и улучшить экологическую обстановку.The use of waste from processing abrasive alundum circles on a ceramic bond as corundum provides a dense glass-ceramic material due to the improvement of interparticle bonds in the composite during high-temperature sintering, which is due to the finished binder contained in the waste, which has good wettability with respect to corundum grains and particles close in composition used glass powder. The use of bottled glass and other types of container glass or similar chemical waste products in the form of glass additives will help ensure the stability of glass ceramics to various chemical and mechanical influences due to the significant content of Al 2 O, MgO and CaO oxides. In addition, the use of the proposed components for the manufacture of the charge material can reduce the cost of glass-ceramic products and improve the environmental situation.

Предлагаемый стеклокерамический материал получают следующим образом. The proposed glass-ceramic material is prepared as follows.

Исходные материалы (стеклобой и отходы от обработки алундовых кругов) предварительно измельчают в виброцентробежной мельнице. Измельченные компоненты перемешивают в определенном процентном соотношении в вибромельнице с алундовыми шарами в течение 30 минут при добавлении 5%-ного водного раствора поливинилового спирта (ПВС) в количестве 5 мас.% в пересчете на сухое вещество. Полученную смесь протирают через сито N 025 и прессуют давлением 1,5-2 т/см2. Прессовки подвергают обжигу в воздушной атмосфере при скорости подъема температуры 600oC/ч с выдержкой 2 часа при 400oC и 1 час при 750oC, затем охлаждают вместе с печью.The starting materials (cullet and waste from the processing of alundum circles) are preliminarily crushed in a vibrocentrifugal mill. The crushed components are mixed in a certain percentage in a vibratory mill with alundum balls for 30 minutes with the addition of 5% aqueous solution of polyvinyl alcohol (PVA) in an amount of 5 wt.% In terms of dry matter. The resulting mixture is rubbed through a sieve N 025 and pressed with a pressure of 1.5-2 t / cm 2 . The compacts are calcined in an air atmosphere at a rate of temperature rise of 600 ° C / h with holding for 2 hours at 400 ° C and 1 hour at 750 ° C, then they are cooled together with the furnace.

Двухчасовая выдержка при температуре 400oC необходима для выгорания пластифицирующей связки (ПВС) из спекаемых заготовок.A two-hour exposure at a temperature of 400 o C is necessary for the burning out of plasticizing binder (PVA) from sintered billets.

Температура спекания Т=750oC обеспечивает получение плотного стеклокерамического материала p = 2,50-2,77 г/см3, твердостью HRA 50-84 и трещиностойкостью по параметру K1C = 7,8-18,0 МПа•м1/2 в зависимости от состава композита. Структура материала ярко выраженная гетерогенная - в стеклянной матрице равномерно распределены частицы корунда.The sintering temperature T = 750 o C provides a dense glass-ceramic material p = 2.50-2.77 g / cm 3 , hardness HRA 50-84 and crack resistance according to the parameter K 1C = 7.8-18.0 MPa • m 1 / 2 depending on the composition of the composite. The structure of the material is pronounced heterogeneous - corundum particles are evenly distributed in the glass matrix.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется примерами. The proposed technical solution is illustrated by examples.

Пример 1: Берут бой бутылочного стекла, химический состав которого приведен в таблице 1, измельчают в виброцентробежной мельнице для получения порошка с Sуд. = 6500 см2/г. В качестве корундовой составляющей использовали отходы от обработки алундовых абразивных кругов типа 24 А ПП 40х32х10 25 С М на керамической связке, химический состав которой приведен в таблице 2. Отходы от обработки абразивных кругов также подвергали предварительному измельчению в виброцентробежной мельнице до получения порошка с Sуд. = 3500 см2/г. Полученные порошки смешивают в определенном процентном соотношении при добавлении 5%-ного водного раствора ПВС в количестве 5 мас.% в перерасчете на сухое вещество. Полученную смесь протирают через сито N 025 и прессуют методом холодного прессования на гидравлическом прессе давлением 1,5 т/см2. Далее полученные прессовки подвергают спеканию по режиму: 400oC - 2 часа +750oC - 1час. Температура спекания заготовок 750oC является оптимальной (см. таблицу 3), т.к. при этом достигается максимальное значение плотности и коэффициента трещиностойкости. Объемная усадка материала при этом составляет не более 20%. Спеченные изделия хорошо сохраняют геометрическую форму. Повышение температуры спекания приводит к некоторому снижению указанных характеристик (см. табл. 3).Example 1: Take the battle of bottle glass, the chemical composition of which is shown in table 1, crushed in a vibrocentrifugal mill to obtain a powder with S beats. = 6500 cm 2 / g. As the corundum component, we used waste from processing alundum abrasive wheels of type 24 A PP 40x32x10 25 C M on a ceramic bond, the chemical composition of which is shown in Table 2. Waste from processing abrasive wheels was also subjected to preliminary grinding in a vibrocentrifugal mill to obtain powder with S beats. = 3500 cm 2 / g. The resulting powders are mixed in a certain percentage when adding 5% aqueous solution of PVA in an amount of 5 wt.% In terms of dry matter. The resulting mixture is wiped through a No. 025 sieve and pressed by cold pressing on a hydraulic press with a pressure of 1.5 t / cm 2 . Next, the obtained compacts are subjected to sintering according to the regime: 400 o C - 2 hours +750 o C - 1 hour. The sintering temperature of the workpieces 750 o C is optimal (see table 3), because this achieves the maximum value of the density and coefficient of crack resistance. The volumetric shrinkage of the material in this case is not more than 20%. Sintered products retain their geometric shape well. An increase in the sintering temperature leads to a certain decrease in the indicated characteristics (see tab. 3).

Увеличение в составе шихтового материала корундовой составляющей приводит к повышению плотности получаемой стеклокерамики (см. табл. 3). Трещиностойкость керамики с увеличением содержания корунда до 50% увеличивается, затем начиная с 60% уменьшается (см. табл. 3). An increase in the composition of the charge material of the corundum component leads to an increase in the density of the resulting glass ceramics (see table. 3). The crack resistance of ceramics increases with an increase in corundum content to 50%, then decreases from 60% (see table 3).

Твердость стеклокерамики, получаемой из предлагаемого шихтового материала, составляет HRA 50-84. The hardness of the glass ceramics obtained from the proposed charge material is HRA 50-84.

Оптимальным является состав шихтового материала, соответствующий содержанию компонентов в следующих мас.%: 50 корунда и 50 стекла. The optimal is the composition of the charge material corresponding to the content of the components in the following wt.%: 50 corundum and 50 glass.

Стеклокерамика, изготовленная из данного шихтового материала, обладает наибольшей трещиностойкостью (18,0 МПа•м1/2) и твердостью (84 HRA).Glass ceramics made of this charge material have the highest crack resistance (18.0 MPa • m 1/2 ) and hardness (84 HRA).

Пример 2. В качестве стеклодобавки используют бой тарного стекла, химический состав которого приведен в таблице 4. Корундовая составляющая использовалась такая же, как и в примере 1. Example 2. As a glass additive, a container glass break is used, the chemical composition of which is shown in table 4. The corundum component was used the same as in example 1.

Стеклокерамику изготовляли из шихтового материала, содержащего от 40 до 70 мас.% стекла и 30-60 мас.% корундовой составляющей. При этом трещиностойкость керамики по параметру K1C составляла 17,8 MПa•м1/2, твердость HRA 82 ед.Glass ceramics were made from a charge material containing from 40 to 70 wt.% Glass and 30-60 wt.% Corundum component. In this case, the crack resistance of ceramics according to the parameter K 1C was 17.8 MPa • m 1/2 , the hardness HRA 82 units.

Предлагаемый состав шихтового материала для изготовления стеклокерамики с высокой трещиностойкостью впервые реализован авторами, обладает научной новизной и является, по мнению авторов, основанием для выдачи свидетельства на изобретение. The proposed composition of the charge material for the manufacture of glass ceramics with high crack resistance was first implemented by the authors, has a scientific novelty and is, according to the authors, the basis for issuing a certificate for the invention.

Для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных технологических приемов, условий и режимов его осуществления. For the claimed invention in the form as described in the claims, the possibility of its implementation using the above-described technological methods, conditions and modes of its implementation is confirmed.

Состав шихтового материала для изготовления стеклокерамики, предлагаемый в данном изобретении при его осуществлении, обеспечивает реализацию заявляемого технологического результата. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "промышленная применимость". The composition of the charge material for the manufacture of glass ceramics, proposed in this invention during its implementation, ensures the implementation of the claimed technological result. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability".

Использованная литература
1. А.С. СССР N 1599347, кл. C 04 B 35/10.
References
1. A.S. USSR N 1599347, class C 04 B 35/10.

2. А.С. СССР N 1571035, кл. C 04 B 35/10. Бюл. N 22, 1990 г. 2. A.S. USSR N 1571035, class C 04 B 35/10. Bull. N 22, 1990

Claims (1)

Шихтовой материал для изготовления стеклокерамики на основе корунда и стекла, отличающийся тем, что в качестве корундового компонента используются отходы от обработки алундовых абразивных кругов типа 24А на керамической связке, стекло представляет собой стеклопорошок, полученный измельчением боя пищевых тарных стекол или стеклоотходов, следующего состава, мас.%:
SiO2 - 67 - 73
Al2O3 - 3,2 - 10
CaO - 6,5 - 6,9
MgO - 4,3 - 5,1
R2O(Na2O + K2O) - 14 - 14,3
Fe2O3 - 0,1 - 1,5
а шихтовой материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Отходы от обработки алундовых абразивных кругов - 30 - 60
Стекло - 40 - 70
Charge material for the manufacture of glass ceramics based on corundum and glass, characterized in that the corundum component uses waste from the processing of alundum abrasive wheels of type 24A on a ceramic bond, the glass is a glass powder obtained by grinding a battle of food packaging glasses or glass waste, of the following composition, wt .%:
SiO 2 - 67 - 73
Al 2 O 3 - 3.2 - 10
CaO - 6.5 - 6.9
MgO - 4.3 - 5.1
R 2 O (Na 2 O + K 2 O) - 14 - 14.3
Fe 2 O 3 - 0.1 - 1.5
and the charge material contains components in the following ratio, wt.%:
Waste from processing alundum abrasive wheels - 30 - 60
Glass - 40 - 70
RU97113168A 1997-07-16 1997-07-16 Charge material for manufacturing glass ceramics RU2142437C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97113168A RU2142437C1 (en) 1997-07-16 1997-07-16 Charge material for manufacturing glass ceramics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97113168A RU2142437C1 (en) 1997-07-16 1997-07-16 Charge material for manufacturing glass ceramics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97113168A RU97113168A (en) 1999-06-10
RU2142437C1 true RU2142437C1 (en) 1999-12-10

Family

ID=20195885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97113168A RU2142437C1 (en) 1997-07-16 1997-07-16 Charge material for manufacturing glass ceramics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2142437C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100376503C (en) * 2003-10-22 2008-03-26 大连铁道学院 Technology of sintering waste glass for preparing fluoro mica glass ceramic

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100376503C (en) * 2003-10-22 2008-03-26 大连铁道学院 Technology of sintering waste glass for preparing fluoro mica glass ceramic

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BE1005895A4 (en) Ceramic titanate aluminum production method thereof.
JP5538558B2 (en) Bond abrasive article and method for forming the same
KR101283756B1 (en) Chromina-alumina refractory
US3652307A (en) Alumina refractories
JPS6140621B2 (en)
CN107805059A (en) A kind of Ladle Bottom brick cup and preparation method thereof
EP0649334B1 (en) Filters for light metals
JPH04325456A (en) Brown aluminium oxide molding and its manufacturing process
US3236665A (en) Silica refractory
CN112646416B (en) Ceramic digital glaze ink with sterilization and far infrared composite functions and preparation method thereof
RU2142437C1 (en) Charge material for manufacturing glass ceramics
CN104496424A (en) Glass ceramic and preparation method thereof
JPS6156184B2 (en)
RU2128153C1 (en) Charge for producing glass ceramic material
US3862845A (en) Alumina refractories having a permanent expansion upon heating
KR100673791B1 (en) Ceramic Composition with Scoria
US3640739A (en) High alumina refractories
CN104875127B (en) A kind of white fused alumina vitrified abrasive bonding agent for adding building glass waste material
JP2000128625A (en) Aluminous ceramic sintered compact and its production
US3625721A (en) Permeable refractories
JP3111741B2 (en) High strength porcelain and its manufacturing method
CN1341572A (en) High-purity diamond spar product
JPH02180747A (en) Wear resistant alumina ceramics and production thereof
NZ240674A (en) Manufacturing a refractory body from ironsand and a pressing agent.
JPS58225158A (en) Colorant for ceramic