RU2670296C2 - Способ фильтрующего контроля по альтернативному признаку изделий из алюмооксидной керамики - Google Patents
Способ фильтрующего контроля по альтернативному признаку изделий из алюмооксидной керамики Download PDFInfo
- Publication number
- RU2670296C2 RU2670296C2 RU2017101010A RU2017101010A RU2670296C2 RU 2670296 C2 RU2670296 C2 RU 2670296C2 RU 2017101010 A RU2017101010 A RU 2017101010A RU 2017101010 A RU2017101010 A RU 2017101010A RU 2670296 C2 RU2670296 C2 RU 2670296C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anorthite
- crystals
- products
- peak
- ceramics
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 title description 2
- 229940024548 aluminum oxide Drugs 0.000 title 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 title 1
- 229910052661 anorthite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 62
- 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 claims abstract description 62
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims abstract description 12
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims abstract description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 abstract description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 8
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 8
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 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 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 3
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 2
- 229910052878 cordierite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N dimagnesium dioxido-bis[(1-oxido-3-oxo-2,4,6,8,9-pentaoxa-1,3-disila-5,7-dialuminabicyclo[3.3.1]nonan-7-yl)oxy]silane Chemical compound [Mg++].[Mg++].[O-][Si]([O-])(O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2)O[Al]1O[Al]2O[Si](=O)O[Si]([O-])(O1)O2 JSKIRARMQDRGJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 2
- 229910021493 α-cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021494 β-cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
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
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Pathology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам контроля продукции машиностроения, выполненной из алюмооксидной керамики. Фильтрующий контроль по альтернативному признаку изделий из вакуум-плотной алюмооксидной керамики, содержащей в своем составе кислородсодержащие соединения алюминия, кальция и кремния, включает контроль содержания анортита в стеклофазе путем регистрации высоты его пика рентгеновской дифракции в спеченной керамике. В качестве свойства, характеризующего единицу продукции как дефектную, используется наличие в спеченной керамике кристаллов анортита, высота пика рентгеновской дифракции которых превышает 0,01 высоты пика рентгеновской дифракции альфа-корунда, соответствующего межплоскостному расстоянию 0,3479 нм. Подобное решение позволяет выявить и устранить при входном контроле изделий из вакуум-плотной алюмооксидной керамики те изделия, в структуре которых содержится анортит, способный кристаллизоваться с образованием аномально крупных кристаллов. Присутствие кристаллов анортита в изделиях с повышенными требованиями к надежности способствует отказам, связанным с потерей внешнего вида, с коррозией и эрозией поверхности с ухудшением механических свойств. 5 ил.
Description
Изобретение относится к способам контроля продукции машиностроения, выполненной из керамики, в частности, изделий, выполненных из вакуум-плотной алюмооксидной керамики [1].
Известен ряд способов контроля изделий из вакуум-плотных оксидных керамических материалов [2, 3, 4]. Указанные способы применяются в производстве изделий машиностроения и основаны на анализе структуры керамического материала.
Недостатком указанных способов, как установлено автором заявки, является неопределенность качества готовых изделий, возможная при реализации способов-аналогов. Остаточная неопределенность качества керамических изделий обусловлена неопределенностью характеристик структуры стеклофазы, заполняющей промежутки между кристаллами корунда (глинозема) и определяющей газонепроницаемость керамики. К выявленным неконтролируемым характеристикам относятся, в частности, размеры кристаллов стеклофазы и создаваемые ими усадочные поры. Не выявляемые существующими способами контроля аномально большие кристаллы способны объединяться в сфероиды, активирующие собирательную рекристаллизацию с присущими ей дополнительными механизмами образования пор, увеличения газопроницаемости и снижения механической прочности изделий [5-9]. Основой для выводов, принятых в способах-аналогах, является то, что рост кристаллов определяется не только температурой и составом кристаллизующегося вещества, но и наличием включений, препятствующих росту кристаллов (согласно закону Рышкевича [9, 10, 11]), В исследуемых вакуум-плотных керамических материалах такими включениями являются кристаллы корунда (глинозема), концентрация которых такова, что расстояние между включениями не превышает 40,0 мкм. Следовательно, и размер кристаллов стеклофазы, по критериям способов-аналогов, не должен превышать 40 мкм. [6]. Кристаллы такого размера не способны существенно ухудшить свойства керамики. По этой причине наличие анортита не рассматривается способами-аналогами как признак дефектности готового изделия. Пороговые значения структурных признаков не оговариваются и могут принимать любые значения.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ изготовления керамики с «контролем содержания анортита в стеклофазе путем регистрации максимума высоты пика рентгеновской дифракции анортита в спеченной керамике и повышении температуры спекания или времени спекания, или снижении влажности в печах спекания в пределах технологических допусков до прекращения уменьшения высоты пика рентгеновской дифракции» [4].
Недостатком указанного способа является тот факт, что наличие анортита, как регистрируемой структурной составляющей стеклофазы, считается допустимым в изделиях из вакуум-плотной керамики. Подразумевается, что численное значение высоты пика рентгеновской дифракции анортита «в минимуме» может быть любым, лишь бы смещение регулируемых параметров техпроцесса (температуры, времени спекания и влажности), в ту или другую сторону, с неизбежностью вело к росту пика, иначе говоря, «минимум должен оставаться минимумом», и не более того. Исследования автора показали, что анортит, вследствие механизма поверхностного зарождения и роста, не только способен увеличиваться в размере кристаллов до 40 мкм и более, но и превышать этот уровень на порядки величины (особенно, по мере приближения высоты пика дифракции к минимуму). Причиной такого роста является уменьшение при «минимизации» анортита числа центров его кристаллизации с сохранением высокой скорости роста кристаллов. В конечном счете, это ведет к появлению в структуре керамики аномально крупных кристаллов со значительными усадочными порами (Фиг. 1-5). Разработчики способа-прототипа не учитывали факта поверхностного зарождения и ошибочно считали приемлемым любое содержание анортита в керамике. По этой причине минимизация уровня содержания анортита в прототипе определяет лишь локальные возможности температурной, временной и влажностной оптимизации техпроцесса при использовании анортита как частного информативного признака. Прототипом не исключается внедрение других информативных признаков оптимизации, даже если использование новых признаков ведет к увеличению содержания анортита.
Задачей изобретения является выделение (фильтрация) дефектных изделий из множества изделий, изготовленных из алюмооксидной вакуум-плотной керамики, включающей в свой состав кислородсодержащие соединения алюминия, кальция и кремния, учитывающее недопустимо большое влияние на качество изделий из вакуум-плотной алюмооксидной керамики кристаллических образований анортита в стеклофазе.
Сущность изобретения заключается в том, что впервые автором заявки присутствие кристаллов анортита в алюмооксидной вакуум-плотной керамики зафиксировано как признак дефектности, влияние которого имеет принципиально более высокий уровень воздействия на свойства керамики, нежели влияние других форм кристаллизации стеклофазы. Автором впервые установлено, что чрезвычайно большие размеры кристаллов анортита, в отличие от других форм кристаллизации стеклофазы, обусловлены зарождением анортита на поверхности изделий, где процессы роста кристаллов протекают с существенно другими скоростями как в отношении числа центров кристаллизации, так и в отношении скорости роста кристаллов (более высокая скорость диффузии, слабое тормозящее действие соседних частиц и т.п.). Впервые установлено, что кристаллы анортита, зародившиеся на поверхности, обладают способностью прорастать в глубину керамики. Ось максимальной скорости роста, при этом, остается в плоскости поверхности изделия, создавая длинные усадочные поры. Прорастание в глубину происходит по механизму когерентного, «видманштаттового» зарождения и роста [11]. Прорастающие кристаллы анортита формируются не в объеме керамики, насыщенном препятствиями, а на нижней, ровной, когерентной поверхности уже сформировавшихся первичных кристаллов анортита [10, 11, 12]. Размер и первичных и вторичных кристаллов анортита, при смещении пика дифракции в сторону минимума (как этого требует способ-аналог) может увеличиться на порядки (Фиг. 5). И без того достаточно большие кристаллы анортита, при уменьшении числа центров кристаллизации в поверхностном слое перестают препятствовать росту друг друга. Закон Рышкевича работает и на поверхности, но здесь препятствием для роста кристаллов становятся соседние кристаллы анортита. Минимальная величина кристаллов, в этом случае, находится на более высоком размерном уровне (десятки микрометров). Установлено, также, что причиной пористости и эрозии в области анортита становится изменение состава стеклофазы в межкристаллитных промежутках анортита, снижение ее стойкости к воздействию высоких температур и агрессивных сред (Фиг. 1, 5). Что касается влияния на качество керамики кристобалита, тридимита, муллита и других возможных структурных составляющих стеклофазы, то оно оказалось не существенным, именно, по причине «глубинного» зарождения кристаллов и соответствующей малости их размера (в соответствии с законом Рышкевича), как это видно на фиг. 3.
В плане описания иллюстративного материала (Фиг. 1-5) необходимо отметить, что выявление значимости анортита оказалось возможным благодаря тому, что для исследования использовались металлизированные образцы керамики. Металлизация либо изначально была нанесена на поверхность (исследование отказавших вакуумных приборов и изделий бытовой электроники и электротехники) либо наносилась химическим методом в процессе исследований. Напуск воздуха после разогрева отказавших образцов, способствовал окислению поверхности металлизации (Фиг. 5) [3]. Визуализация структуры керамики оказалась возможной благодаря тому, что окисление частиц металлизационного слоя сопровождалось их окрашиванием. Интенсивность окраски на участках с анортитом существенно отличалась от окраски на участках с не закристаллизовавшейся стеклофазой. Окрашивание участков с кристаллами анортита объясняется оголением частиц вольфрама в процессе их сегрегации растущими кристаллами. В пределах отдельных кристаллов интенсивность окраски также существенно варьировалась, что позволило визуализировать кристаллы, оценить кинетику роста, форму, размер и ориентацию отдельных кристаллов, выявить их склонность к объединению в сфероидные структуры, позволило прогнозировать опасность различных форм дефектности изделий (Фиг. 1, 3, 5). Впервые показано, что изготовление изделий из керамики в пределах производственных допусков, сопровождается появлением кристаллов анортита и сфероидов на их основе. В свою очередь, размер кристаллов и усадочных пор способен существенно выходить за пределы, определяющие возможность жесткой эксплуатации вакуум-плотных керамических изделий [5] (Фиг. 1, 2, 4, 5). Регистрация анортита как информативного признака дефектности позволяет прогнозировать опасность различных форм отказа изделий. Визуализация кристаллов позволила осуществить локальное выделение закристаллизованной стеклофазы с потенциально опасных участков; позволила идентифицировать аномально крупные кристаллы как кристаллы анортита и как фактор опасности; позволила извлечь из стеклофазы и разделить с помощью пористой подложки кристаллы анортита и межкристаллитное стеклообразное заполнение сфероидов (Фиг. 2). Путем воздействия на закристаллизованные участки различными травителями было установлено, что межкристаллитное стекло обладает низкой химической стойкостью и высоким давлением насыщенных паров при температурах спекания керамических изделий. Это, в свою очередь, позволило показать опасность таких форм эрозии поверхности керамики, при которых приповерхностные слои изделий «в состоянии поставки» визуально остаются сплошными, но пространство между кристаллами анортита и металлизационного слоя становится пористым, гигроскопичным и газопроницаемым (Фиг. 5). Неконтролируемая активация возгонки и растворения стекла в межкристаллитных промежутках в условиях жесткой эксплуатации существенно снижает механическую прочность, герметичность и коррозионную стойкость керамических изделий.
На фиг. 1 изображены крупнокристаллические структурные образования анортита в слое металлизации вакуум-плотной керамики. Стадия собирательной рекристаллизации кристаллов анортита в составе сфероидов. Образования анортита стали видимыми вследствие эксплуатации изделий в коррозионно-активной среде.
На фиг. 2 изображены структурные образования анортита после выделения стеклофазы из вакуум-плотной керамики и высокотемпературной ее обработки на поверхности пористой подложки.
На фиг. 3 изображены структурные образования анортита при большом числе центров кристаллизации на поверхности керамического изделия и в металлизационном покрытии.
На фиг. 4 изображены кристаллы анортита и тридимита в толще стеклофазы, выделенной из вакуум-плотной керамики и повторно обработанной в режиме спекания керамики.
На фиг. 5 изображены структурные образования анортита в слое металлизации керамики после окисления металлизационного слоя.
Реализация способа достигается тем, что керамическое изделие подвергается структурному анализу, например, методом рентгеновской дифракции или другими методами петрографического исследования. Изделия, в составе которых выявляется присутствие анортита, признаются дефектными. При этом учтено, что межплоскостные расстояния, соответствующие основным, 100% пикам двух основных модификаций анортита (Anorthite feldspar и Anorthite feldspar transitional type) равны, соответственно, 0,321⋅10-9 м и 0,320⋅10-9 м. Для большинства видов вакуум-плотной алюмооксидной керамики пики рентгеновской дифракции прочих кристаллических структурных составляющих керамики (корунд, тридимит, альфа и бета кристобалит, муллит, кордиерит и др.) располагаются достаточно далеко от основных пиков существующих модификаций анортита. Наложения рентгеновских пиков структурных составляющих не происходит. Тем самым существенно облегчается и процесс анализа присутствия анортита в керамике и процесс автоматизации анализа и контроля на анортит. Установлено также, что другие структурные составляющие (тридимит, кристобалит альфа и бета кристобалит, муллит, кордиерит и др.), возможные в стеклофазе вакуум-плотной керамики, образуют структурные включения, размеры которых соответствуют закону Рышкевича и не превышают размера кристаллов корундовой матрицы и близких к ним размеров межкорундовых промежутков. Тем самым при отсутствии анортита может быть выдержан требуемый уровень однородности, керамического материала (Фиг. 4). Были проведены исследования касающиеся поля допуска на содержание анортита в изделиях из вакуум-плотной алюмооксидной керамики. При условии, что высоты основных (100%-ых) рентгеновских пиков обеих модификаций анортита не превышают 1% высоты пика альфа-корунда, соответствующего межплоскостному расстоянию в 0,3479 нм, отклонений, связанных с увеличением пористости, снижением вакуум-плотности, прочности, герметичности, отклонений в окраске и других характеристиках керамики не зафиксировано. Пик альфа-корунда, соответствующий межплоскостному расстоянию 0,3479 нм., выбран потому, что на рентгенограмме он располагается вблизи информативных пиков анортита, имеет хорошую интенсивность (хорошо идентифицируется), его высота сравнима с высотой пиков анортита, т.е. он удобен с метрологической точки зрения, а сам альфа- корунд является основой алюмооксидной вакуум-плотной керамики. Другим способом петрографического контроля анортита и реализации предлагаемого способа является контроль по степени окрашенности закристаллизованных участков. В темных и окрашенных сортах керамики, например, в керамике ВК96-4 (22ХС) области кристаллизации анортита имеют существенно более светлый оттенок, в белых сортах керамики области кристаллизации анортита имеют на просвет и на отражение желтый цвет. Особенностью контроля участков с анортитом по окраске или яркости является то, что при повторной высокотемпературной обработке керамики окраска и разнотонность закристаллизованных участков исчезают. Но, как показал рентгеновский дифракционный анализ, не исчезают сами кристаллы большого размера и сфероиды на их основе (Фиг. 2). Риск потери вакуум-плотности керамики при этом снижается вследствие заполнения стеклом усадочных пор анортита. В то же время, сохраняется опасность потери вакуум-плотности керамики вследствие снижения ее механической прочности под влиянием сохраняющихся крупных кристаллов анортита.
Апробация способа была осуществлена следующим образом: спеченное изделие, изготовленное из вакуум-плотной керамики, в качестве которого использовался бытовой керамический кипятильник в виде плоской многослойной пластины, исследовалось на возможность использования при нагреве небольших деталей до температур порядка 1000-1200С°. Было установлено, что среди нагревателей-кипятильников, не выдержавших необходимого получасового нагрева, 80% имели измененную окраску, соответствующую присутствию анортита и видимую в отраженном свете. Рентгенофазовый анализ подтвердил присутствие анортита. Аналогичные результаты были получены и при исследовании коррозионных отказов микросхем и герметичных разъемных соединителей, используемых в автоэлектронике и изготовленных либо в керамических корпусах либо с использованием керамической изоляции. Применение предлагаемого способа фильтрующего контроля по альтернативному признаку с использованием анортита в качестве признака дефектности позволило обеспечить необходимую эффективность предварительного контроля деталей для разрабатываемых автомобильных нагревателей и устройств сигнализации, позволило устранить опасность описанных дефектов и отклонений внешнего вида. Поскольку в настоящее время практически все центры коллективного пользования оснащены автоматизированными рентгеновскими дифрактометрами, а стоимость услуг для юридических и физических лиц невелика, контроль керамических изделий на основе предлагаемого способа не составляет сложности ни в техническом, ни в организационном плане.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Технология и автоматизация производства радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов / И.П. Бушминский, О.Ш. Даутов, А.П. Достанко и др.; Под ред. А.П. Достанко, Ш.М. Чабдарова. - М.: Радио и связь, 1989. - 624 с. : ил.
2. А.с. 1673967 СССР, МКИ G01N 33/38 Способ контроля режима спекания / Скулкин Н.М.; 4784371/33; заявл. 19.01.90; опубл. 30.08.91.
3. А.с. 1796057 СССР, МКИ G01N 21/88 Способ обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов / Никитин Р.И., Трифонов B.C., Золотарев В.Н., Скулкин Н.М., Петрушенко В.П.; 4935446/25 заявл. 12.05.91 опубл. 15.02.93. Бюл. №6.
4. А.с. 1689356 СССР, МКИ С04В 35/10 Способ изготовления керамики / Скулкин Н.М., Афонов О.Н.; 4686025/33; заявл. 27.04.89; опубл. 07.11.91.
5. П.П. Будников, В.Л. Балкевич, А.С. Бережной и др. Химическая технология керамики и огнеупоров / Под общей редакцией П.П. Будникова и Д.Н. Полубояринова М.: Стройиздат, 1972. - 556 с.
6. В.Н. Батыгин, И.И. Метелкин, А.М. Решетников Вакуумно-плотная керамика и ее спаи с металлами. // Под ред. Н.Д. Девяткова М. Энергия. 1973. - 408 с.
7. Ермолаев Е.В., Структурные напряжения в металлокерамических корпусах микросхем / Е.В. Ермолаев, Н.М. Скулкин // Всероссийский научно-технический журнал. Сер.: Проектирование и технология электронных средств. - 2013. - №3. - С. 50-54.
8. Козлов П.И., Фактор структурной нестабильности при разработке вероятностно - физической модели дефектов металлокерамических плат. / Козлов П.И., Скулкин Н.М., Михеева Е.В. // Вестник Поволжского технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. - 2015. - №2 (26). - С. 75-819.
9. Ермолаев Е.В. Структурная неоднородность керамики в условиях массового производства металлокерамических корпусов микросхем / Ермолаев Е.В., Скулкин Н.М., Вестник Поволжского технологического университета. Сер.: Радиотехнические инфокоммуникационные системы. 2012. №1. С. 7-11.
10. Стеклов О.И. Стойкость материалов и конструкций к коррозии под напряжением - М.: Машиностроение, 1990. - 384 с.: ил.
11. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов. М.: Металлургия 1977. - 407 с.
12. Мазурин О.В. Стеклование. - Л.: Наука, 1986. - 158 с.
Claims (1)
- Способ фильтрующего контроля по альтернативному признаку изделий из вакуум-плотной алюмооксидной керамики, содержащей в своем составе кислородсодержащие соединения алюминия, кальция и кремния, включающий контроль содержания анортита в стеклофазе путем регистрации высоты его пика рентгеновской дифракции в спеченной керамике, отличающийся тем, что в качестве свойства, характеризующего единицу продукции как дефектную вследствие потери вакуум-плотности, используется наличие в спеченной керамике кристаллов анортита, высота максимального пика в спектре рентгеновской дифракции которых превышает 0,01 высоты пика рентгеновской дифракции, соответствующего в альфа-корунде межплоскостному расстоянию 0,3479 нм, а причиной дефектности становится открытая усадочная пористость, создаваемая кристаллами анортита, зарождение и рост которых происходит в расплаве стеклофазы на поверхности изделия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017101010A RU2670296C2 (ru) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | Способ фильтрующего контроля по альтернативному признаку изделий из алюмооксидной керамики |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017101010A RU2670296C2 (ru) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | Способ фильтрующего контроля по альтернативному признаку изделий из алюмооксидной керамики |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017101010A RU2017101010A (ru) | 2018-07-13 |
| RU2017101010A3 RU2017101010A3 (ru) | 2018-07-13 |
| RU2670296C2 true RU2670296C2 (ru) | 2018-10-22 |
Family
ID=62914617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017101010A RU2670296C2 (ru) | 2017-01-12 | 2017-01-12 | Способ фильтрующего контроля по альтернативному признаку изделий из алюмооксидной керамики |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2670296C2 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3615763A (en) * | 1969-06-04 | 1971-10-26 | Gen Motors Corp | High-alumina ceramic body and method of making same |
| US3935017A (en) * | 1974-01-02 | 1976-01-27 | International Business Machines Corporation | High-alumina content compositions containing BaO-MgO-SiO2 glass and sintered ceramic articles made therefrom |
| SU1689356A1 (ru) * | 1989-04-27 | 1991-11-07 | Марийский политехнический институт им.А.М.Горького | Способ изготовлени керамики |
| JPH059063A (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-19 | Kyocera Corp | セラミツク基板およびその製造方法 |
| RU2119901C1 (ru) * | 1997-06-10 | 1998-10-10 | Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН | Способ получения корундовой керамики |
-
2017
- 2017-01-12 RU RU2017101010A patent/RU2670296C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3615763A (en) * | 1969-06-04 | 1971-10-26 | Gen Motors Corp | High-alumina ceramic body and method of making same |
| US3935017A (en) * | 1974-01-02 | 1976-01-27 | International Business Machines Corporation | High-alumina content compositions containing BaO-MgO-SiO2 glass and sintered ceramic articles made therefrom |
| SU1689356A1 (ru) * | 1989-04-27 | 1991-11-07 | Марийский политехнический институт им.А.М.Горького | Способ изготовлени керамики |
| JPH059063A (ja) * | 1991-06-27 | 1993-01-19 | Kyocera Corp | セラミツク基板およびその製造方法 |
| RU2119901C1 (ru) * | 1997-06-10 | 1998-10-10 | Институт химии Коми научного центра Уральского отделения РАН | Способ получения корундовой керамики |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017101010A (ru) | 2018-07-13 |
| RU2017101010A3 (ru) | 2018-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101500932B1 (ko) | 반응성 플라즈마 처리에 내성이 있는 보호 코팅 | |
| Herrmann et al. | Y2O3–Al2O3–SiO2-based glass-ceramic fillers for the laser-supported joining of SiC | |
| US6716275B1 (en) | Gas impermeable glaze for sealing a porous ceramic surface | |
| JP2554415B2 (ja) | セラミック体の焼成の間の収縮を減少させる方法 | |
| TW201900584A (zh) | 抗腐蝕組件及製造方法 | |
| RU2656647C1 (ru) | Огнеупорное изделие, содержащее бета-глинозём | |
| CN105408987A (zh) | 稀土氧化物的顶部涂层的离子辅助沉积 | |
| CN108249957A (zh) | 干式清洁陶瓷物品的方法 | |
| KR102135664B1 (ko) | 내플라즈마성 부재 | |
| KR20110089348A (ko) | 플라즈마에 노출되는 세라믹 구성요소들을 결합시키기 위한 내부식성 결합제 | |
| JP5014656B2 (ja) | プラズマ処理装置用部材およびその製造方法 | |
| RU2670296C2 (ru) | Способ фильтрующего контроля по альтернативному признаку изделий из алюмооксидной керамики | |
| Wisniewski et al. | Oriented surface nucleation and crystal growth in a 18BaO· 22CaO· 60SiO 2 mol% glass used for SOFC seals | |
| Li et al. | Sol-gel derived zirconia membrane on silicon carbide substrate | |
| US20190019655A1 (en) | Plasma resistant semiconductor processing chamber components | |
| Yanjiao et al. | Microstructure and anti-oxidation properties of SiC/MoSi2-ZrB2 coating for carbon/carbon composites prepared by magnetron sputtering method | |
| US20080034795A1 (en) | Joining or Sealing Element Made of a Glass-Infiltrated Ceramic or Metal Composite and Method for the Use Thereof | |
| Li et al. | Thermal properties and joinability investigation of BaO–SrO–SiO2–B2O3 glasses for oxygen transport membrane application | |
| Guenther et al. | Pt‐Al2O3 interfaces in cofired ceramics for use in miniaturized neuroprosthetic implants | |
| EP3201146A1 (en) | Methods of forming a glass composition | |
| WO2021201108A1 (ja) | 流路部材およびその製造方法 | |
| JP2013147390A (ja) | シャワープレート | |
| Brandt et al. | Surface characteristics of LTCC substrates fabricated by pressure-assisted sintering | |
| JP5226048B2 (ja) | セラミックス分離膜 | |
| WO2015146481A1 (ja) | モノリス型基材、モノリス型分離膜構造体及びモノリス型基材の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190113 |