RU2194681C2

RU2194681C2 - Method of manufacturing ceramic ware

Info

Publication number: RU2194681C2
Application number: RU2000115031/03A
Authority: RU
Inventors: к Б.И. Пол; Б.И. Поляк; Т.С. Маринина
Original assignee: Российский химико-технологический университет им. Д.И.Менделеева
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2002-12-20

Abstract

FIELD: heat-insulation materials. SUBSTANCE: invention relates to manufacturing refractory heat-insulation products and can be used when constructing high-temperature resistive electric furnaces with zirconium dioxide , molybdenum disilicide, and lanthanum chromite ceramic heaters. For the first layer, strontium zirconate powder is mixed with 3-5% aqueous solution of polyvinyl alcohol as binding agent and, for the second layer, strontium zirconate powder in amount 90-97% based on the total mass is mixed with preliminarily swelled in boiling water granulated polystyrene as burnable additive and 3-5% aqueous solution of polyvinyl alcohol as binding agent. The first layer is molded using semidry pressing or isostatic pressing technique and the second one by ram molding. Layers are then dried, exposed to air, and thermally treated at 1650-1800 C, after which contiguous surfaces are smeared with strontium zirconate slurry, joined, and semiproduct are subjected to second heat treatment. EFFECT: enabled manufacture of layered products showing low high-temperature heat conductivity.

Description

Изобретение относится к технологии изготовления высокоогнеупорных теплоизоляционных изделий, в частности для получения слоистых керамических изделий, и может быть использовано при конструировании высокотемпературных резистивных электропечей с керамическими нагревателями из диоксида циркония, дисилицида молибдена и хромита лантана. The invention relates to a technology for the manufacture of highly refractory thermal insulation products, in particular for the production of layered ceramic products, and can be used in the design of high-temperature resistive electric furnaces with ceramic heaters made of zirconia, molybdenum disilicide and lanthanum chromite.

Известен способ получения керамических изделий с применением полистирола (А. С. 885225, С 04 В 35/48, С 04 В 21/06, 1981). В качестве керамического материала используют циркониевый концентрат, который смешивают с пенообразователем - клееканифольной эмульсией и в полученную суспензию добавляют предварительно вспененный гранулированный полистирол в количестве 5-15% от объема твердой фазы суспензии с целью снижения усадки и сокращения продолжительности сроков сушки изделий. Недостатками аналога являются относительная сложность получения данным методом изделий на основе керамических материалов с высокой истинной плотностью и низкая термостойкость получаемых изделий. A known method of producing ceramic products using polystyrene (A. S. 885225, With 04 35/48, With 04 21/06, 1981). As a ceramic material, zirconium concentrate is used, which is mixed with a foaming agent - kleukanifolny emulsion and pre-foamed granular polystyrene in the amount of 5-15% of the volume of the solid phase of the suspension is added to the resulting suspension in order to reduce shrinkage and shorten the drying time of products. The disadvantages of the analogue are the relative complexity of obtaining by this method products based on ceramic materials with high true density and low heat resistance of the resulting products.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения слоистых керамических изделий, в которых чередуются слои только из керамического порошка и слои из керамического порошка с добавлением разлагаемых полимерных микросфер с последующей термообработкой (международная заявка 90/03349, С 04 В 38/06, 1990). В качестве материала керамической матрицы предлагается использовать такие вещества, как оксид алюминия, карбид кремния, карбид бора, нитрид алюминия, диоксид циркония, муллит, кордиерит и стеклокристаллический материал, а в качестве полимерной выгорающей добавки - полистирол, поливинилхлорид и др. Изделия получают методом шликерного литья из коллоидной суспензии керамического порошка и полимерных микросфер с последующей фильтрацией, вылеживанием заготовок в течение 24 ч и термообработкой. Недостатками прототипа являются сложность технологии, обусловленная многостадийностью и длительностью процесса, а также недостаточно высокие теплоизоляционные свойства вследствие повышенной теплопроводности используемого керамического наполнителя. The closest to the invention in terms of technical nature and the achieved result is a method for producing layered ceramic products in which layers of ceramic powder only and layers of ceramic powder alternate with the addition of degradable polymer microspheres followed by heat treatment (international application 90/03349, C 04 B 38 / 06, 1990). It is proposed to use substances such as aluminum oxide, silicon carbide, boron carbide, aluminum nitride, zirconium dioxide, mullite, cordierite and glass crystalline material as the material of the ceramic matrix, and polystyrene, polyvinyl chloride, etc., as a polymer burnable additive. Products are obtained by the slip method casting of a ceramic powder and polymer microspheres from a colloidal suspension, followed by filtration, aging of the preforms for 24 hours and heat treatment. The disadvantages of the prototype are the complexity of the technology due to the multi-stage and duration of the process, as well as insufficiently high thermal insulation properties due to the increased thermal conductivity of the used ceramic filler.

Задачей изобретения является получение огнеупорных слоистых изделий, обладающих повышенным электрическим сопротивлением при высоких температурах и сочетающих, благодаря техническому решению, высокую конструкционную прочность и низкую теплопроводность при высоких температурах. The objective of the invention is to obtain refractory laminated products with high electrical resistance at high temperatures and combining, due to the technical solution, high structural strength and low thermal conductivity at high temperatures.

Поставленная задача решается способом получения керамических слоистых изделий, включающим смешение для первого слоя порошка цирконата стронция с добавлением в качестве связующего 3-5%-ного водного раствора поливинилового спирта, а для второго слоя смешение порошка цирконата стронция, взятого в количестве 90-97% от общей массы, с предварительно вспученным в кипящей воде гранулированным полистиролом в качестве выгорающей добавки и 3-5%-ным водным раствором поливинилового спирта в качестве связующего, формование первого слоя полусухим прессованием или изостатическим прессованием, а второго - трамбованием, сушку слоев, вылеживание на воздухе и термообработку при 1650-1800^oС, а затем соединение слоев путем обмазки соприкасающихся поверхностей шликером из цирконата стронция и повторную термообработку заготовок.The problem is solved by the method of producing ceramic layered products, including mixing for the first layer of strontium zirconate powder with the addition of a 3-5% aqueous solution of polyvinyl alcohol as a binder, and for the second layer mixing strontium zirconate powder taken in an amount of 90-97% of total mass, with granular polystyrene preliminarily expanded in boiling water as a burnable additive and 3-5% aqueous solution of polyvinyl alcohol as a binder, molding the first layer with a dry press vaniem or isostatic pressing, and the second - compaction, drying the layers, maturing and in air and thermal treatment at 1650-1800 ^o C, and then the compound layer by wash slip of the contacting surfaces of strontium zirconate and repeated heat treatment of workpieces.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что в качестве керамического порошка используют цирконат стронция, в качестве выгорающей добавки используют предварительно вспученный в кипящей воде гранулированный полистирол и вводят 3-5%-ный водный раствор поливинилового спирта в качестве связующего, первый слой формуют полусухим прессованием или изостатическим прессованием, а второй слой формуют трамбованием, слои сушат, вылеживают на воздухе, производят термообработку при температуре 1650-1800^oС, затем соединяют слои путем обмазки соприкасающихся поверхностей шликером из цирконата стронция и проводят повторную термообработку заготовок.The difference of the proposed method from the known one is that strontium zirconate is used as a ceramic powder, granular polystyrene previously expanded in boiling water is used as a burn-out additive, and a 3-5% aqueous solution of polyvinyl alcohol is introduced as a binder, the first layer is formed semi-dry pressing or isostatic pressing, and the second layer is formed tamping layers were dried, aged in the air, producing heat treatment at a temperature of 1650-1800 ^o C, then combined layers pU wash it in contact slip surfaces of strontium zirconate and repeated heat treatment of workpieces.

Такая совокупность признаков в литературе неизвестна. Способ осуществляется следующим образом. Such a combination of features is unknown in the literature. The method is as follows.

Пример 1. Способ изготовления первого слоя. Example 1. A method of manufacturing a first layer.

Готовят пресс-порошок из цирконата стронция с добавлением 5-процентного водного раствора поливинилового спирта в количестве 1 мас.%, формование осуществляют полусухим способом в стальной форме при давлении 100 МПа, вылеживают на воздухе, сушат и обжигают при 1700^oС.A press powder is prepared from strontium zirconate with the addition of a 5% aqueous solution of polyvinyl alcohol in an amount of 1 wt.%, Molding is carried out semi-dry in steel form at a pressure of 100 MPa, it is aged in air, dried and fired at 1700 ^o C.

Заготовки для первого слоя, полученные по предлагаемому способу, обладают следующими свойствами:
Открытая пористость, % - 0,30
Кажущаяся плотность, г/см³ - 5,24
Прочность на сжатие, МПа - 104 ± 5,7
Способ изготовления второго слоя
Смешивают исходные компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Цирконат стронция - 95
Гранулы вспученного полистирола - 5
5%-ный водный раствор поливинилового спирта - 16 сверх 100
Формуют изделие трамбованием, вылеживают на воздухе, сушат и обжигают при 1700^oС.Preparations for the first layer obtained by the proposed method have the following properties:
Open porosity,% - 0.30
The apparent density, g / cm ³ - 5.24
Compressive strength, MPa - 104 ± 5.7
A method of manufacturing a second layer
The starting components are mixed in the following ratio, wt.%:
Strontium Zirconate - 95
Expanded polystyrene granules - 5
5% aqueous solution of polyvinyl alcohol - 16 over 100
The product is molded by tamping, aged in air, dried and fired at 1700 ^o C.

Полученные изделия обладают следующими свойствами:
Открытая пористость, % - 47,80
Кажущаяся плотность, г/см³ - 2,74
Теплопроводность при 1000^oС, Вт/(м•К) - 0,80аThe resulting products have the following properties:
Open porosity,% - 47.80
The apparent density, g / cm ³ - 2.74
Thermal conductivity at 1000 ^o C, W / (m • K) - 0.80 a

Claims

A method of producing ceramic products consisting of two layers, the first of which contains ceramic powder and a binder, and the second contains ceramic powder, a binder and the same size spherical granules of a polymer burnable additive - polystyrene, characterized in that the first layer contains zirconate as a ceramic powder strontium and as a binder, 3-5% aqueous solution of polyvinyl alcohol, and the second layer as a ceramic powder contains strontium zirconate in an amount of 90-97% of the total mass, the same spherical granules of pre-expanded polystyrene, new in size, as a burn-out additive, and a 3-5th aqueous solution of polyvinyl alcohol as a binder, the first layer being formed by semi-dry pressing or isostatic pressing, and the second layer was formed by tamping, the layers were dried, cured in air and carried out heat treatment at 1650-1800 ^o With, then connect the layers by coating the contacting surfaces with a slip of strontium zirconate and re-heat the workpiece.