RU2618768C1 - Способ получения корундовой керамики, содержащей металлический никель - Google Patents
Способ получения корундовой керамики, содержащей металлический никель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618768C1 RU2618768C1 RU2016104922A RU2016104922A RU2618768C1 RU 2618768 C1 RU2618768 C1 RU 2618768C1 RU 2016104922 A RU2016104922 A RU 2016104922A RU 2016104922 A RU2016104922 A RU 2016104922A RU 2618768 C1 RU2618768 C1 RU 2618768C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nickel
- ethanol
- corundum
- pressing
- alumina
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
- C04B2235/405—Iron group metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6582—Hydrogen containing atmosphere
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
- C04B2235/668—Pressureless sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
- C04B35/117—Composites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
- C04B35/62802—Powder coating materials
- C04B35/62805—Oxide ceramics
- C04B35/62813—Alumina or aluminates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
- C04B35/62886—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents by wet chemical techniques
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области керамических материалов на основе корунда, использующихся в технике в качестве режущего инструмента, как носитель для никелевых, платиновых и палладиевых катализаторов, керамических мембран, применяемых для очистки сточных вод и др. Способ получения корундовой керамики, содержащей металлический никель, включает операции термообработки оксида алюминия, введения никельсодержащей добавки, прессования при удельном давлении прессования 100 кгс и спекания при температуре 1550°С в среде водорода. Никельсодержащую добавку диметилглиоксимата никеля вводят в порошок оксида алюминия в виде раствора в этаноле с последующим удалением этанола выпариванием при 100°С, при следующем содержании компонентов в керамической шихте, в мас.%: диметилглиоксимат никеля 1-20, оксид алюминия – остальное. Технический результат изобретения – улучшение распределения слоёв никеля в матрице корунда и снижение температуры спекания кермета. 1 пр.
Description
Изобретение относится к области керамических материалов на основе корунда, использующихся в технике в качестве режущего инструмента, как носитель для никелевых, платиновых и палладиевых катализаторов, керамических мембран, применяемых для очистки сточных вод и др. Композиционные материалы на основе корундовой керамики и металлов - керметы - применяют в качестве электропроводящей керамики, режущего инструмента, катализаторов и мембран.
Электропроводящая керамика на основе корунда используется в нефтяной и газовой промышленности в качестве электропроводящего слоя теплового датчика муфты-нагревателя, применяющейся для предотвращения образования парафиновых пробок (патент РФ №2117136. Соединительная муфта-нагреватель / Шакиров Р.А., Леонов В.А., Климов А.Д., Шетлер А.Г.)
Корундовая керамика в настоящее время является одним из распространенных видов броневой защиты, поскольку обладает хорошим сочетанием целевых свойств - плотностью, твердостью, прочностью и трещиностойкостью (Баринов С.М., Шевченко В.Я. Прочность технической керамики. - М.: Наука, 1996. - 160 с.). Требуемая трещиностойкость может быть достигнута за счет дисперсных, вязких фаз (Лукин Е.С. Современная высокоплотная оксидная керамика с регулируемой микроструктурой. Ч. I. Влияние агрегации порошков оксидов на спекание и микроструктуру керамики // Огнеупоры и техническая керамика. - 1996. - №1 - С. 5-14).
Традиционной технологией изготовления керметов является метод горячего прессования (Температурная зависимость трещиностойкости композиционных корундовых материалов, упрочненных частицами Ni и NiAl / Евдокимов В.Ю., Тютькова Ю.Б., Егоров А.А. и др // Материаловедение. 2014. - №3. - С. 53-56).
Однако серьезным недостатком горячего прессования является его высокая энергоемкость, дороговизна, необходимость использования специального оборудования, такого как прессы горячего прессования, специально изготавливаемые пресс-формы для горячего прессования.
В работе (Механосинтез нанокомпозитов корундовая керамика / интерметаллид / Т.Ю. Киселева, А.А. Новакова, Т.Ф. Григорьева и др. // Перспективные материалы. 2008. - №6. - С. 11-20) предложен оригинальный способ получения порошков интерметаллидов, основанный на механохимической активации смеси порошков Fe2O3, Al и Fe. При механохимическом взаимодействии компонентов смеси при определенных их взаимных концентрациях возможно полное прохождение реакции восстановления оксида железа с образованием нанокомпозита Fe2Al5/Al2O3.
В заявке WIPO Patent Application WO /1992/007102 Buljan S.T., Lingertat H., Wayne S.F. "Alumina ceramic-metal articles" плотно спеченный кермет получают смешиванием оксида алюминия с добавками оксида магния, оксида кремния и др. с металлическим порошком никеля при соотношении оксид алюминия/никель от 85:15 до 88:12.
Недостатком предложенного способа является необходимость смешивания двух твердых порошков - оксида алюминия и никеля, что не позволяет добиться идеального распределения частиц друг в друге.
Наиболее близким по техническому решению к заявляемому изобретению является патент США №7488443 Bewley et al "Electrically conductive cermet and method of making". Для получения электропроводящего кермета отделяют просеиванием через сито 100 мкм фракцию частиц оксида алюминия и смешивают в мельнице с фракцией частиц молибдена такого же размера, после чего прессуют и проводят обжиг в водороде при температуре 1875 градусов в течение 2 часов.
Недостатком предложенного способа является необходимость смешивания двух твердых порошков - оксида алюминия и молибдена, что не позволяет добиться идеального распределения частиц друг в друге, а также необходимость обжига при температуре 1875°С, что требует специальных печей и высоких затрат электроэнергии.
Задачей настоящего изобретения является улучшение распределения слоев никеля в матрице корунда, а также снижение затрат энергии при получении электропроводящего композиционного материала на основе матрицы из альфа-оксида алюминия, содержащей равномерно распределенные слои никеля.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание кермета, содержащего никель, равномерно распределенный в матрице корунда, и снижение температуры спекания кермета, что позволяет снизить температуру обжига и существенно экономить электроэнергию.
Технический результат достигается тем, что никельсодержащую добавку диметилглиоксимат никеля вводят в порошок оксида алюминия в виде раствора в этаноле с последующим удалением этанола выпариванием при 100°С, при следующем содержании компонентов в керамической шихте, % масс.:
Диметилглиоксимат никеля | 1-20 |
Оксид алюминия | до 100 |
с последующим отжигом полученного порошка при 200°С, прессованием при удельном давлении прессования 100 кгс и обжигом в водороде при температуре 1550°С.
Сущность изобретения состоит в том, что металлический никель вводят в корундовую матрицу в виде спиртового раствора диметилглиоксимата никеля с последующим выпариванием спирта и отжигом полученного порошка при 200°С для удаления остатков диметилглиоксима. Образовавшийся порошок после прессования в виде штабиков обжигают в водороде при 1550°С. Снижение температуры обжига на 300°С по сравнению с прототипом приводит к экономии печного ресурса, возможности более длительного использования нагревателей, а также существенной экономии электроэнергии.
При анализе микроструктуры полученных образцов керметов выявлено, что никель распределен равномерно в виде тонких слоев между частицами корунда. Электропроводящие свойства полученных образцов обусловлены наличием слоев никеля между частицами корунда.
Пример.
8,16 г диметилглиоксимата никеля растворяли в 300 мл этанола. К полученному раствору добавляли 45 г оксида алюминия, предварительно прокаленного при 1450°С. Смесь порошка и раствора перемешивали в течение 1 часа с помощью лопастной мешалки со скоростью оборотов 400-450 мин-1, после чего помещали смесь в сушильный шкаф и высушивали при температуре 100°С. Содержание диметилгиоксимата никеля в высушенном порошке 15,35 масс. %, оксида алюминия 84,65 масс. %. Полученный порошок отжигали при температуре 200°С и прессовали при удельном давлении прессования 200 кг/см2. Обжиг проводили в водородной печи при температуре 1550°С в течение 2 часов.
Claims (3)
- Способ получения корундовой керамики, содержащей металлический никель, включающий операции термообработки оксида алюминия, введения никельсодержащей добавки, прессования и обжига, отличающийся тем, что никельсодержащую добавку диметилглиоксимата никеля вводят в порошок оксида алюминия в виде раствора в этаноле с последующим удалением этанола выпариванием при 100°С, при следующем содержании компонентов в керамической шихте, % масс.:
-
Диметилглиоксимат никеля 1-20 Оксид алюминия до 100 - с последующим отжигом полученного порошка при 200°С, прессованием при удельном давлении прессования 100 кгс и обжигом в водороде при температуре 1550°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016104922A RU2618768C1 (ru) | 2016-02-15 | 2016-02-15 | Способ получения корундовой керамики, содержащей металлический никель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016104922A RU2618768C1 (ru) | 2016-02-15 | 2016-02-15 | Способ получения корундовой керамики, содержащей металлический никель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2618768C1 true RU2618768C1 (ru) | 2017-05-11 |
Family
ID=58715771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016104922A RU2618768C1 (ru) | 2016-02-15 | 2016-02-15 | Способ получения корундовой керамики, содержащей металлический никель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2618768C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2067968C1 (ru) * | 1991-04-30 | 1996-10-20 | Халдор Топсеэ А/С | Связующее для получения керамических изделий сложной конфигурации и способ его приготовления |
WO2006073357A1 (en) * | 2005-01-07 | 2006-07-13 | Gunnar Westin | Composite materials and method of its manufacture |
US7488443B2 (en) * | 2004-07-15 | 2009-02-10 | General Electric Company | Electrically conductive cermet and method of making |
RU2545270C1 (ru) * | 2013-11-21 | 2015-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" | Способ получения конструкционной алюмооксидной керамики |
CN105236943A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-13 | 南京理工大学 | 一种Al2O3/Ti(C,N)复合陶瓷刀具材料及其微波烧结工艺 |
-
2016
- 2016-02-15 RU RU2016104922A patent/RU2618768C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2067968C1 (ru) * | 1991-04-30 | 1996-10-20 | Халдор Топсеэ А/С | Связующее для получения керамических изделий сложной конфигурации и способ его приготовления |
US7488443B2 (en) * | 2004-07-15 | 2009-02-10 | General Electric Company | Electrically conductive cermet and method of making |
WO2006073357A1 (en) * | 2005-01-07 | 2006-07-13 | Gunnar Westin | Composite materials and method of its manufacture |
RU2545270C1 (ru) * | 2013-11-21 | 2015-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" | Способ получения конструкционной алюмооксидной керамики |
CN105236943A (zh) * | 2015-11-13 | 2016-01-13 | 南京理工大学 | 一种Al2O3/Ti(C,N)复合陶瓷刀具材料及其微波烧结工艺 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105732050A (zh) | 一种净尺寸复杂形状透明陶瓷件的制备工艺 | |
CN103998395A (zh) | 制造致密SiC基陶瓷产品的方法 | |
CN106904977A (zh) | 一种两步烧结法制备表硬心韧Si3N4陶瓷材料的方法 | |
CN101648809A (zh) | 氮化硼基复合陶瓷透波材料及其制备方法 | |
CN105801094A (zh) | 毛细管陶瓷体及其制造方法与应用 | |
CN102093039A (zh) | 高密度氧化铝陶瓷材料及其低温烧结方法 | |
CN101218188A (zh) | 氧化钇烧结体和耐腐蚀性部件、其制造方法 | |
CN103964854A (zh) | 一种叠层装甲用SiC陶瓷薄层防弹材料及其制备方法 | |
CN109761614A (zh) | 一种AlON陶瓷的凝胶注模成型方法 | |
RU2691207C1 (ru) | Способ получения пористой керамики с бимодальным распределением пористости | |
RU2618768C1 (ru) | Способ получения корундовой керамики, содержащей металлический никель | |
CN104591753B (zh) | 一种高性能改性莫来石高温台板及制造方法 | |
Roncari et al. | Tape casting of AlN–SiC–MoSi2 composites | |
RU2540674C2 (ru) | Способ изготовления изделий из нитрида кремния | |
CN106083048A (zh) | 一种汽车碳陶刹车盘的生产工艺 | |
RU2525882C2 (ru) | Композиционный электроконтактный материал на основе меди и способ его получения | |
RU2470896C1 (ru) | Способ изготовления корундовых изделий | |
Ganesh et al. | Phosphoric acid treated AlN powder for aqueous processing of net-shape dense AlN and β-SiAlON parts | |
RU2641358C2 (ru) | Способ получения технологических заготовок керамических изделий из нитрида кремния | |
RU2542073C1 (ru) | Способ получения безусадочного наномодифицированного конструкционного керамического материала | |
CN112794712B (zh) | 一种闪烧法制备纳米羟基磷灰石-氧化锆复合材料的方法 | |
RU2524061C1 (ru) | Способ получения композиционного керамического материала | |
RU2778741C1 (ru) | Способ приготовления шихты для получения температуроустойчивых материалов и покрытий на основе системы Si-B4C-ZrB2 | |
CN103664177B (zh) | 一种片状AlON/NbC复合材料的制备方法 | |
CN105601305A (zh) | 一种新型镁质耐火火泥及其制备工艺 |