RU2661208C1 - Способ получения термостойкой керамики повышенной прочности - Google Patents
Способ получения термостойкой керамики повышенной прочности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661208C1 RU2661208C1 RU2017115517A RU2017115517A RU2661208C1 RU 2661208 C1 RU2661208 C1 RU 2661208C1 RU 2017115517 A RU2017115517 A RU 2017115517A RU 2017115517 A RU2017115517 A RU 2017115517A RU 2661208 C1 RU2661208 C1 RU 2661208C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic
- ceramics
- clay
- temperature
- increased strength
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229920000555 poly(dimethylsilanediyl) polymer Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920003257 polycarbosilane Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021580 Cobalt(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052656 albite Inorganic materials 0.000 description 1
- DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N aluminum;potassium;oxygen(2-);silicon(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[K+] DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052661 anorthite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N dialuminum;calcium;disilicate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GWWPLLOVYSCJIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052652 orthoclase Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
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
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/04—Clay; Kaolin
-
- 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
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/02—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B33/20—Preparing or treating the raw materials individually or as batches for dry-pressing
-
- 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
- C04B33/00—Clay-wares
- C04B33/32—Burning methods
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Заявленный способ относится к технологии получения термостойкой керамики с пониженной температурой обжига и с повышенной прочностью и может найти применение для производства керамических материалов технического назначения, в частности керамической футеровки, а также других изделий, работающих в условиях, где требуется высокая термостойкость и прочность. Техническим результатом изобретения является снижение температуры обжига при получении термостойких керамических изделий повышенной прочности. При получении керамических изделий на основе глины, органосилановой добавки и катализатора путем их смешения и обжига в безокислительной (инертной) среде обжиг проводят последовательно в два этапа: сначала керамическую массу нагревают до 350°С в течение 4 часов, затем температуру поднимают до 950°С в течение 1 часа, причем в качестве органосилановой добавки используют 1-3 мас.% полидиметилсилана, а в качестве катализатора - 0,05-0,1 мас.% хлорида кобальта. 5 пр., 1 табл.
Description
Изобретение относится к технологии получения термостойкой керамики повышенной прочности и может найти применение для производства керамических материалов технического назначения, в частности керамической футеровки, а также других изделий, работающих в условиях, где требуется высокая термостойкость.
Предложенный способ включает приготовление шихты на основе глины путем введения в нее полидиметилсилана, катализатора хлорида кобальта, перемешивание в шаровой мельнице, формование изделий методом полусухого прессования и обжиг в безокислительной (инертной) среде. Обжиг осуществляют в два этапа: сначала керамическую массу нагревают до 350°С в течение 4 часов, затем температуру поднимают до 950°С в течение 1 часа.
Технический результат изобретения - получение термостойких керамических изделий повышенной прочности.
Известны способы получения керамических материалов на основе технического глинозема, содержащие с целью повышения термической стойкости изделий оксид циркония, оксид алюминия и так далее (патент РФ №2150442, С04В 35/10; А.С. №159755). Их общими недостатками являются применение химически чистых дорогостоящих оксидов, высокая температура обжига (1300°С и выше) и невысокая термостойкость.
Известен способ получения керамики и изделий из нее на основе 30-70 мас.% γ-глинозема и глинистого компонента путем их смешивания и термообработки при температуре 1100-1200°С, причем в качестве глинистого компонента используют огнеупорную глину (Патент RU №2136631). По данному способу все компоненты в соответствующей пропорции загружают в шаровую мельницу и перемешивают всухую в течение двух часов. После смешения компонентов в массу добавляют 25-35% воды для роспуска глины и оставляют вылеживаться не менее одних суток. Полученную массу высушивают, просеивают через сито 063. Изделия формуют полусухим прессованием при давлении 30-40 МПа. Отпрессованные изделия обжигают при температуре 1100-1200°С.
Недостатками данного способа являются невысокая прочность изделий, сравнительная сложность и длительность технологического цикла, высокие температура обжига и давление прессования, повышающие себестоимость и энергоемкость производства.
Наиболее близким техническим решением является способ получения термостойкой керамики, в котором в качестве компонентов шихты используют компоненты-предшественники муллита (например, глину) и источник углерода (например, органосилановую добавку, из которой в процессе обжига образуется карбид кремния) в количестве 0,1-30 мас.%. Шихту формуют и обжигают при температуре 500-950°С в атмосфере азота (Патент US 2015/0225302, кл. С04В 38/00, опубл. 13.08.15).
Недостатком данного способа является невысокая прочность изделий. Получаемая по этому способу керамика не обладает достаточно высокими механическими характеристиками.
Целью заявленного технического решения является повышение прочности термостойкой керамики. Поставленная цель достигается тем, что в шихту на основе глины добавляют 1-3 мас.% полидиметилсилана, 0,05-0,1 мас.% катализатора хлорида кобальта, перемешивают в шаровой мельнице, формуют изделие методом полусухого прессования и обжигают в безокислительной (инертной) среде. Обжиг осуществляют в два этапа: сначала керамическую массу нагревают до 350°С в течение 4 часов, затем температуру поднимают до 950°С в течение 1 часа. Для достижения эффекта упрочнения термостойкой керамики количество полидиметилсилана и катализатора хлорида кобальта должно быть таким, чтобы на 1 стадии обжига произошло образование достаточного количества поликарбосилана, а на 2 стадии произошло образование из поликарбосилана карбида кремния с достаточным содержанием наноразмерных частиц, равномерно распределенных между зернами кристаллической фазы по всему объему керамики. Это придаст керамике более плотную структуру, повысит ее термостойкость и прочность.
Для достижения технического результата в качестве основного компонента для приготовления керамики была использована глина Суворотского месторождения Владимирской области, содержащая в своем составе следующие соединения (в мас.%): кварц (SiO2) - 77,2; анортит (CaO⋅Al2O3⋅2SiO2) - 5,3; каолинит (Al2O3⋅2SiO2⋅2H2O) - 7,0; ортоклаз (K2O⋅Al2O3⋅6SiO2) - 5,9; альбит (Na2O⋅Al2O3⋅6SiO2) - 4,6. Данная глина обладает числом пластичности 5,2 и относится к малопластичным (по ГОСТ 9169-75).
Перед использованием глина высушивалась при температуре 130°С, измельчалась в шаровой мельнице с отбором фракции менее 0,63 мм.
В качестве добавки использовали полидиметилсилан (C2H6Si) в виде белого порошка с размером частиц 40-60 мкм и содержанием (%): С 39.65; Н 9.25; Si 47.80. В качестве катализатора использовался хлорид кобальта(II) (CoCl2). В качестве инертной среды использовался газообразный азот повышенной чистоты (объемная доля азота, %, не менее 99,99). Эксплуатационные свойства полученных керамических изделий определяли по термостойкости, прочности на изгиб, пористости. Термостойкость определяли по ГОСТ 473.5-81, прочность на изгиб по ГОСТ 473.8-81, пористость по ГОСТ 473.4-81.
Заявляемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
В глину вводят 0,5 мас.% полидиметилсилана, 0,05 мас.% хлорида кобальта, тщательно перемешивают в шаровой мельнице в течение 1 часа, формуют изделия методом полусухого прессования и обжигают в безокислительной (инертной) среде. Обжиг осуществляют в электрической печи в два этапа: сначала керамическую массу нагревают до 350°С в течение 4 часов, затем температуру поднимают до 950°С в течение 1 часа.
Пример 2.
В глину вводят 2,0 мас.% полидиметилсилана, тщательно перемешивают в шаровой мельнице в течение 1 часа, формуют изделие методом полусухого прессования и обжигают в безокислительной (инертной) среде. Обжиг осуществляют в электрической печи в два этапа: сначала керамическую массу нагревают до 350°С в течение 4 часов, затем температуру поднимают до 950°С в течение 1 часа.
Пример 3.
В глину вводят 1 мас.% полидиметилсилана, 0,1 мас.% хлорида кобальта, тщательно перемешивают в шаровой мельнице в течение 1 часа, формуют изделие методом полусухого прессования и обжигают в безокислительной (инертной) среде. Обжиг осуществляют в электрической печи в два этапа: сначала керамическую массу нагревают до 350°С в течение 4 часов, затем температуру поднимают до 950°С в течение 1 часа.
Пример 4.
В глину вводят 3 мас.% полидиметилсилана, 0,05 мас.% хлорида кобальта, тщательно перемешивают в шаровой мельнице в течение 1 часа, формуют изделие методом полусухого прессования и обжигают в безокислительной (инертной) среде. Обжиг осуществляют в электрической печи в два этапа: сначала керамическую массу нагревают до 350°С в течение 4 часов, затем температуру поднимают до 950°С в течение 1 часа.
Пример 5.
В глину вводят 5 мас.% полидиметилсилана, 0,3 мас.% хлорида кобальта, тщательно перемешивают в шаровой мельнице в течение 1 часа, формуют изделие методом полусухого прессования и обжигают в безокислительной (инертной) среде. Обжиг осуществляют в электрической печи в два этапа: сначала керамическую массу нагревают до 350°С в течение 4 часов, затем температуру поднимают до 950°С в течение 1 часа.
Добавление 0,5 мас.% полидиметилсилана не приводит к улучшению термостойкости и прочности полученной керамики по сравнению с известным способом в два этапа: сначала керамическую массу нагревают до 350°С в течение 4 часов, затем температуру поднимают до 950°С в течение 1 часа. Увеличение вводимого полидиметилсилана свыше 3 мас.% хотя и приводит к увеличению термостойкости и прочности полученной керамики, но незначительно, соответственно для достижения большего экономического эффекта добавлять полидиметилсилана больше чем 3 мас.% в шихту не целесообразно.
Свойства керамики, полученной с использованием известного и предлагаемого способов приведены в таблице 1.
Claims (1)
- Способ получения термостойкой керамики на основе глины, органосилановой добавки и катализатора путем их смешения и обжига, отличающийся тем, что в качестве органосилановой добавки используют 1-3 мас.% полидиметилсилана, в качестве катализатора - 0,05-0,1 мас.% хлорида кобальта, формование изделий ведут методом сухого прессования, а обжиг ведут в безокислительной (инертной) среде последовательно в два этапа: сначала керамическую массу нагревают до 350оС в течение 4 часов, затем температуру поднимают до 950оС в течение 1 часа.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017115517A RU2661208C1 (ru) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | Способ получения термостойкой керамики повышенной прочности |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017115517A RU2661208C1 (ru) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | Способ получения термостойкой керамики повышенной прочности |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2661208C1 true RU2661208C1 (ru) | 2018-07-13 |
Family
ID=62916963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017115517A RU2661208C1 (ru) | 2017-05-02 | 2017-05-02 | Способ получения термостойкой керамики повышенной прочности |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661208C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU429045A1 (ru) * | 1970-06-15 | 1974-05-25 | М. Б. Зеликин, Р. А. Стремовский, А. К. Валиуллин, Н. В. Тимохина , Б. М. Щепачев | Гидрофобный глинистый материал |
| RU2136631C1 (ru) * | 1997-11-14 | 1999-09-10 | Российский химико-технологический университет им.Д.И.Менделеева | Способ получения термостойкой керамики |
| US20150225302A1 (en) * | 2012-10-08 | 2015-08-13 | Dow Global Technologies Llc | Improved porous bodies comprised of mullite and methods of forming them |
| CN105669160A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-15 | 桂林森林美实木家具有限公司 | 一种伊蒙粘土3d打印粉末的制备方法 |
| CN106630948A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-10 | 苏州洛特兰新材料科技有限公司 | 一种抗冲击强度大的建筑用复合陶瓷材料及其制备方法 |
-
2017
- 2017-05-02 RU RU2017115517A patent/RU2661208C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU429045A1 (ru) * | 1970-06-15 | 1974-05-25 | М. Б. Зеликин, Р. А. Стремовский, А. К. Валиуллин, Н. В. Тимохина , Б. М. Щепачев | Гидрофобный глинистый материал |
| RU2136631C1 (ru) * | 1997-11-14 | 1999-09-10 | Российский химико-технологический университет им.Д.И.Менделеева | Способ получения термостойкой керамики |
| US20150225302A1 (en) * | 2012-10-08 | 2015-08-13 | Dow Global Technologies Llc | Improved porous bodies comprised of mullite and methods of forming them |
| CN105669160A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-06-15 | 桂林森林美实木家具有限公司 | 一种伊蒙粘土3d打印粉末的制备方法 |
| CN106630948A (zh) * | 2016-12-05 | 2017-05-10 | 苏州洛特兰新材料科技有限公司 | 一种抗冲击强度大的建筑用复合陶瓷材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2641044A (en) | Process for manufacturing mullitecontaining refractories | |
| JP6278572B2 (ja) | 一回焼成二段ソーキング法 | |
| JP5661303B2 (ja) | 低温焼成磁器用組成物および低温焼成磁器の製造方法 | |
| JP2008545612A (ja) | 細孔形成剤の組合せを含有するチタン酸アルミニウムセラミック形成バッチ混合物および未焼成体、および同混合物および未焼成体の製造および焼成方法 | |
| JP2010254558A5 (ru) | ||
| Singh et al. | Synthesis and characterization of alumina sol and its use as binder in no cement high‐alumina refractory castables | |
| KR102145716B1 (ko) | 알루미늄 티타네이트 세라믹스 제조방법 | |
| RU2661208C1 (ru) | Способ получения термостойкой керамики повышенной прочности | |
| JP5080736B2 (ja) | 耐火物の製造方法及びこれにより得られた耐火物 | |
| RU2564330C1 (ru) | Состав для изготовления легковесного огнеупора | |
| US4434239A (en) | Process for manufacturing cordierite compositions | |
| JP2000203933A (ja) | 乾式混合法による透明イットリウム・アルミニウム・ガ―ネット焼結体の製造法 | |
| CN108285350A (zh) | 一种三元复合碳化硅质耐火材料及其制备方法 | |
| RU2739391C1 (ru) | Способ получения изделий из корундовой бронекерамики | |
| SE459494B (sv) | Saett vid framstaellning av keramiska kompositer innehaallande kiseloxynitrid och zirkoniumoxid | |
| RU2486160C1 (ru) | Способ получения керамики на основе алюмомагнезиальной шпинели | |
| RU2657878C1 (ru) | Шихта для изготовления термостойких керамических изделий | |
| RU2778741C1 (ru) | Способ приготовления шихты для получения температуроустойчивых материалов и покрытий на основе системы Si-B4C-ZrB2 | |
| RU2054396C1 (ru) | Способ получения корундомуллитовой керамики scnalox - mc | |
| JP3882070B2 (ja) | ジルコン酸カルシウム／スピネル系複合多孔体及びその製造方法 | |
| Klyuchnikova et al. | Use of Cermet Binder to Obtain Mullite-Corundum Material | |
| Ning et al. | Effects of NH4VO3 on Properties and Structures of Cordierite Ceramics | |
| SU881069A1 (ru) | Огнеупорный материал и способ его получени | |
| RU2282490C2 (ru) | Способ получения керамического мембранного фильтра | |
| UA127611C2 (uk) | Спосіб виготовлення щільноспеченої кераміки кордієритового складу |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190503 |