RU2728911C1 - Method of making corundum ceramics - Google Patents

Method of making corundum ceramics Download PDF

Info

Publication number
RU2728911C1
RU2728911C1 RU2019124961A RU2019124961A RU2728911C1 RU 2728911 C1 RU2728911 C1 RU 2728911C1 RU 2019124961 A RU2019124961 A RU 2019124961A RU 2019124961 A RU2019124961 A RU 2019124961A RU 2728911 C1 RU2728911 C1 RU 2728911C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
hours
alumina
ceramics
paraffin
Prior art date
Application number
RU2019124961A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Иванович Фирсенков
Андрей Анатольевич Фирсенков
Людмила Петровна Иванова
Original Assignee
Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Открытое акционерное общество "Завод Магнетон"
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 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации, Открытое акционерное общество "Завод Магнетон" filed Critical Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority to RU2019124961A priority Critical patent/RU2728911C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2728911C1 publication Critical patent/RU2728911C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10Shaped 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
    • C04B35/111Fine ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/638Removal thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to production of materials for electronic equipment, such as parts of microwave equipment, in particular, complex profile ceramic frames for microchips. Method of making corundum ceramics involves wet grinding of alumina, introduction of mineralizing additives, obtaining a sinter, milling it, molding and annealing the ceramics. Mineralizing additives are added to the ground alumina in the form of pre-mixed aqueous solutions of MgCl2 and AlCl3, the obtained mixture is stirred for not less than 1.5 hours, then mineralizing additives are added in form of a pre-mixed aqueous solution of CaCl2 and an aqueous suspension of SiO2 powder with subsequent stirring for at least 1.5 hours. Molding is carried out by hot-molding under pressure of a thermoplastic suspension prepared from ground sinter and paraffin ligament. Paraffin binder is removed by soaking in soot in oxidative atmosphere at temperature of 1,150–1,250 °C for at least 2 hours. Pottery is fired in a vacuum at temperature of 1,600–1,650 °C for 2–3 hours at stepped rise and fall of temperature.
EFFECT: ceramic articles obtained using the present method have low tgδ, high density (99 % of theoretical) and zero water absorption.
8 cl, 2 ex

Description

Настоящее изобретение относится к области материалов для электронной техники, а именно к алюмооксидной керамике, используемой для изготовления деталей СВЧ-техникии, в частности, к изготовлению сложнопрофильных керамических каркасов для микрочипов.The present invention relates to the field of materials for electronic engineering, namely to alumina ceramics used for the manufacture of parts of microwave technology and, in particular, to the manufacture of complex-profile ceramic frames for microchips.

Известен способ изготовления корундовой керамики (см. патент RU 2676309, МПК С04В 35/111, С04В 35/626, С04В 35/64, опубликован 27.12.2018), включающий легирование оксида алюминия оксидом магния, введение водного раствора оксисоли алюминия, гранулирование, прессование и термическую обработку. Добавку оксисоли алюминия легируют пентаоксидом ванадия. В качестве временной технологической связки используют комбинированную связку, состоящую из водного раствора поливинилового спирта и водной эмульсии парафина. Порошок электрокорунда, легированного оксидом магния, смешивают с водным раствором оксисоли алюминия, в свою очередь легированного пентаоксидом ванадия, высушивают, прокаливают при 400°С, гранулируют и прессуют при 175-250 МПа на комбинированной связке поливиниловый спирт + парафиновая эмульсия. Затем заготовки обжигают при температуре 1150-1350°С и спекают в вакууме при температуре 1720-1780°С или в атмосфере водорода при температуре 1680-1720°C с точкой росы +26°С. Прокаливание высушенной суспензии, состоящей из порошка легированного электрокорунда, оксисоли алюминия и пентаоксида ванадия, при 400°С исключает коррозию пресс-форм на операции прессования. Полученная известным способом керамика имеет относительную плотность 99,5% с уменьшенной степенью дефектности полированной поверхности при среднем размере пор 1,8 мкм и максимальном размере макродефектов (выколов) в 30 мкм.A known method for the manufacture of corundum ceramics (see patent RU 2676309, IPC С04В 35/111, С04В 35/626, С04В 35/64, published on December 27, 2018), including alloying aluminum oxide with magnesium oxide, introducing an aqueous solution of aluminum oxysalt, granulating, pressing and heat treatment. The aluminum oxysalt additive is doped with vanadium pentoxide. As a temporary technological binder, a combined binder is used, consisting of an aqueous solution of polyvinyl alcohol and an aqueous emulsion of paraffin. Powder of electrocorundum doped with magnesium oxide is mixed with an aqueous solution of aluminum oxysalt, in turn doped with vanadium pentoxide, dried, calcined at 400 ° C, granulated and pressed at 175-250 MPa on a combined bond of polyvinyl alcohol + paraffin emulsion. Then the workpieces are fired at a temperature of 1150-1350 ° C and sintered in vacuum at a temperature of 1720-1780 ° C or in a hydrogen atmosphere at a temperature of 1680-1720 ° C with a dew point of + 26 ° C. Calcining the dried suspension consisting of alloyed electrocorundum powder, aluminum oxysalt and vanadium pentoxide at 400 ° C eliminates the corrosion of the molds during the pressing operation. The ceramic obtained by the known method has a relative density of 99.5% with a reduced degree of defectiveness of the polished surface with an average pore size of 1.8 μm and a maximum size of macrodefects (gouges) of 30 μm.

Недостатком известного способа является высокая температура спекания и невозможность сформовать сложнопрофильные малогабаритные изделия с жестким требованием по геометрии.The disadvantage of this method is the high sintering temperature and the impossibility of forming complex-profile small-sized products with strict geometry requirements.

Известен способ изготовления корундовой керамики (см. патент RU 2465246, МПК С04В 35/111, В82В 3/00, опубликован 27.12.2012), включающий смешение субмикронного тонкодисперсного оксида алюминия с модифицирующей добавкой нанопорошков оксидов алюминия, магния и кремния при соотношении компонентов шихты субмикронного порошка Al2O3, нанопорошка Al2O3, нанопорошков MgO и SiO2: 100:2,95:2,0:0,05, мас. %. Спекание осуществляют при температуре спекания 1400-1600°С.A known method for the manufacture of corundum ceramics (see patent RU 2465246, IPC С04В 35/111, В82В 3/00, published on December 27, 2012), including mixing submicron finely dispersed aluminum oxide with a modifying additive of nanopowders of aluminum, magnesium and silicon oxides at a submicron charge component ratio powder Al 2 O 3, Al 2 nanopowder O 3, MgO and nanopowders SiO 2: 100: 2.95: 2.0: 0.05, by weight. %. Sintering is carried out at a sintering temperature of 1400-1600 ° C.

Известный способ обеспечивает повышенную микротвердость получаемой керамики, достигающую 35 ГПа. Однако использование нанопорошков, имеющих большую поверхностную энергию, потребует повышенное содержание связки, что, в конечном счете, приводит к деформации получаемых керамических изделий из-за большой усадки.The known method provides increased microhardness of the resulting ceramics, reaching 35 GPa. However, the use of nanopowders with high surface energy will require an increased content of the binder, which ultimately leads to deformation of the resulting ceramic products due to high shrinkage.

Известен способ изготовления корундовой керамики (см. заявка CN 105859263, МПК С04В 35/10, С04В 35/632, С04В 35/64, опубликована 17.08.2016). Способ включает смешивание в этаноле и диспергирование ультразвуком тонкодисперсных порошков альфа-оксида алюминия, оксида магния, оксида кальция и оксида кремния, взятых в соотношении: 96 мас. % α-Al2O3, (0,1-1,5) мас. % MgO, (0,01-0,5) мас. % СаО, SiO2-остальное. Полученную дисперсию сушат и просеивают через сито 100 меш, формируют в заготовку при давлении 10-500 МРа в комбинации с сухим прессованием и холодным изостатическим прессованием. Полученную заготовку будущего изделия спекают при температуре 1500-1600°С со скоростью подъема температуры 10°С/мин в течение 1-4 часов.A known method of manufacturing corundum ceramics (see application CN 105859263, IPC С04В 35/10, С04В 35/632, С04В 35/64, published on August 17, 2016). The method includes mixing in ethanol and ultrasonic dispersion of fine powders of alpha-alumina, magnesium oxide, calcium oxide and silicon oxide, taken in the ratio: 96 wt. % α-Al 2 O 3 , (0.1-1.5) wt. % MgO, (0.01-0.5) wt. % CaO, SiO 2 - the rest. The resulting dispersion is dried and sieved through a 100 mesh sieve, formed into a billet at a pressure of 10-500 MPa in combination with dry pressing and cold isostatic pressing. The resulting blank of the future product is sintered at a temperature of 1500-1600 ° C with a temperature rise rate of 10 ° C / min for 1-4 hours.

Недостатком известного способа является неприменимость его для формования сложнопрофильных малогабаритных керамических изделий, к которым предъявляются жесткие требования к геометрическим размерам. Изделие, предварительно сформованное сухим прессованием, обладают неоднородной плотностью, и всестороннее обжатие не гарантирует точность геометрических размеров.The disadvantage of this method is its inapplicability for molding complex-profile small-sized ceramic products, which are subject to stringent requirements for geometric dimensions. The dry-pressed preformed product has a non-uniform density, and all-round compression does not guarantee dimensional accuracy.

Известен способ изготовления корундовой керамики (см. заявка CN 103408293, МПК С04В 35/10, С04В 35/622, F04C 29/64, опубликована 17.11.2013), включающий смешивание порошков оксида алюминия, оксида магния, оксида кальция и оксида кремния, взятых в соотношении: (70-99,6) мас. % Al2O3, (0-0,4) мас. % MgO, (0-0,4) мас. % SiO2, (0-0,2) мас. % СаО и (0-30) мас. % нанокерамики, содержащей, по меньшей мере, один из компонентов: нано Al2O3 с размером частиц не более 5 мкм, нано Si3N4, нано SiC; и последующее спекание в виде листов.A known method of manufacturing corundum ceramics (see application CN 103408293, IPC С04В 35/10, С04В 35/622, F04C 29/64, published on November 17, 2013), including mixing powders of aluminum oxide, magnesium oxide, calcium oxide and silicon oxide, taken in the ratio: (70-99.6) wt. % Al 2 O 3 , (0-0.4) wt. % MgO, (0-0.4) wt. % SiO 2 , (0-0.2) wt. % CaO and (0-30) wt. % nanoceramics containing at least one of the components: nano Al 2 O 3 with a particle size of not more than 5 microns, nano Si 3 N 4 , nano SiC; and subsequent sintering in the form of sheets.

Известный способ не позволяет получать керамику с необходимыми для СВЧ изделий характеристиками, в частности, с низким тангенсом угла диэлектрических потерь (tgδ).The known method does not allow to obtain ceramics with the characteristics necessary for microwave products, in particular, with a low tangent of the dielectric loss angle (tgδ).

Известен способ изготовления корундовой керамики (см. патент JP 3130987, МПК С04В 35/10, опубликован 31.01.2001), включающий приготовление исходной смеси, содержащей до 99,8 мас. % Al2O3 с размером частиц до 2 мкм и минерализующие добавки SiO2, MgO и СаО. Полученную смесь в дальнейшем спекают при температуре 1400°С.A known method of manufacturing corundum ceramics (see patent JP 3130987, IPC С04В 35/10, published on 31.01.2001), including the preparation of an initial mixture containing up to 99.8 wt. % Al 2 O 3 with a particle size of up to 2 microns and mineralizing additives SiO 2 , MgO and CaO. The resulting mixture is further sintered at a temperature of 1400 ° C.

Полученные известным способом керамические изделия обладают высокой коррозионной стойкостью и устойчивостью к ползучести, но не обладают необходимыми для СВЧ изделий характеристиками, при температуре спекания 1400°С керамика в системе Al2O3 - MgO - SiO2 - СаО будет иметь высокие значения открытой пористости и водопоглощения, так как легирующие окислы MgO, СаО и SiO2 имеют температуру плавления: 2800°С, 2500°С, 1710°С соответственно.Ceramic products obtained by a known method have high corrosion resistance and creep resistance, but do not possess the characteristics necessary for microwave products; at a sintering temperature of 1400 ° C, ceramics in the Al 2 O 3 - MgO - SiO 2 - CaO system will have high values of open porosity and water absorption, since the alloying oxides MgO, CaO and SiO 2 have a melting point: 2800 ° C, 2500 ° C, 1710 ° C, respectively.

Известен способ изготовления корундовой керамики (см. заявка CN 1673173, МПК С04В 35/10, опубликована 28.09.2005), включающий смешивание в заданном соотношении субмикронного тонкодисперсного порошка альфа-оксида алюминия, кристаллы Al2O3 нанометрового размера, оксид магния и оксид кремния. Смешанные компоненты прессуют и спекают для получения керамических изделий.A known method of manufacturing corundum ceramics (see application CN 1673173, IPC С04В 35/10, published 09/28/2005), including mixing in a given ratio of a submicron fine powder of alpha-alumina, nanometer-sized Al 2 O 3 crystals, magnesium oxide and silicon oxide ... The blended components are pressed and sintered to produce ceramic products.

Полученные известным способом изделия имеют прочность при изгибе 314-437 МПа и трещиностойкость 4,3 МПа⋅м1/2. Однако образование в керамике муллита в значительных количествах, вследствие высокой дисперсности нанопорошков, приводит к уменьшению прочности керамики. Известно, что синтез муллита сопровождается увеличением объема, и, следовательно, разрыхлением структуры изделия, что приводит к увеличению открытой пористости и водопоглощению и не позволяет изготовить изделия с низким tgδ.The products obtained by the known method have a flexural strength of 314-437 MPa and a crack resistance of 4.3 MPa МПm 1/2 . However, the formation of mullite in ceramics in significant amounts, due to the high dispersion of nanopowders, leads to a decrease in the strength of the ceramics. It is known that the synthesis of mullite is accompanied by an increase in volume and, consequently, a loosening of the structure of the article, which leads to an increase in open porosity and water absorption and does not allow the manufacture of articles with a low tgδ.

Известен способ изготовления корундовой керамики (см. патент RU 2405756, МПК С04В 35/111, опубликован 10.12.2010), совпадающий с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Способ-прототип включает измельчение и смешивание глинозема с минерализующими добавками в виде хлоридов щелочных и щелочно-земельных металлов КCl, MgCl2, LiCl, CaCl2, NaCl, BaCl2 с вязкостью от 1 до 5 Па⋅с и поверхностным натяжением (50-250)⋅10-3 Н/м, в температурном интервале обжига керамики в количестве 1-2 мас. % по катион-кислородному компоненту, получение спека при температуре 1300°С, его измельчение, прессование и обжиг керамики при температуре 1350-1400°С.There is a known method of manufacturing corundum ceramics (see patent RU 2405756, IPC С04В 35/111, published on 10.12.2010), which coincides with the present technical solution in terms of the greatest number of essential features and is taken as a prototype. The prototype method includes grinding and mixing alumina with mineralizing additives in the form of chlorides of alkali and alkaline-earth metals KCl, MgCl 2 , LiCl, CaCl 2 , NaCl, BaCl 2 with a viscosity of 1 to 5 Pa⋅s and surface tension (50-250 ) ⋅10 -3 N / m, in the temperature range of ceramic firing in an amount of 1-2 wt. % by the cation-oxygen component, obtaining a sinter at a temperature of 1300 ° C, grinding it, pressing and firing ceramics at a temperature of 1350-1400 ° C.

В известном способе использование добавок с вязкостью от 1 до 5 Па⋅с и поверхностным натяжением (50-250)⋅10-3 Н/м в температурном интервале обжига керамики обеспечивает существенное снижение температуры обжига за счет образования жидкой фазы высокой реакционной активности с низкой вязкостью и низким поверхностным натяжением расплава минерализатора, а содержание минерализатора в заявляемых количествах 1-2 мас. % по катион-кислородному компоненту) обеспечивает существенное повышение прочностных характеристик. Однако присутствие в синтезированной способом-прототипом керамике окислов щелочных металлов (Li, Na) приводит к тому, что плотность керамики оказывается недостаточно высокой, a tgδ керамики оказывается недостаточно низким для использования керамики в СВЧ радиотехнических изделиях.In the known method, the use of additives with viscosity from 1 to 5 Pa⋅s and surface tension (50-250) ⋅10 -3 N / m in the temperature range of ceramic firing provides a significant reduction in firing temperature due to the formation of a liquid phase of high reactivity with low viscosity and low surface tension of the mineralizer melt, and the content of the mineralizer in the claimed amounts is 1-2 wt. % by the cation-oxygen component) provides a significant increase in strength characteristics. However, the presence of alkali metal oxides (Li, Na) in the ceramics synthesized by the prototype method leads to the fact that the density of the ceramics is not high enough, and the tgδ of the ceramics turns out to be insufficiently low for the use of ceramics in microwave radio engineering products.

Задачей настоящего технического решения являлась разработка способа изготовления корундовой керамики, изделия из которой имеют низкую величину tgδ, высокую относительную плотность (99% от теоретической) и отсутствие водопоглощения.The objective of this technical solution was to develop a method for manufacturing corundum ceramics, products from which have a low tgδ value, high relative density (99% of theoretical) and no water absorption.

Поставленная задача решается тем, что способ изготовления корундовой керамики включает мокрый помол глинозема, введение минерализующих добавок в виде хлоридов щелочно-земельных металлов MgCl2 и CaCl2, получение спека, его измельчение, формование и обжиг керамики. Новым в способе является то, что в молотый глинозем вводят минерализующие добавки в виде предварительно смешанных водных растворов MgCl2 и AlCl3, перемешивают полученную смесь в течение не менее 1,5 часов, затем вводят минерализующие добавки в виде предварительно смешанных водного раствора CaCl2 и водной суспензии порошка SiO2 с последующим перемешиванием не менее 1,5 часов, при этом минерализующие добавки вводят при соотношении компонентов в пересчете на окислы, мас. %:The problem is solved by the fact that the method for the production of corundum ceramics includes wet grinding of alumina, the introduction of mineralizing additives in the form of alkaline earth metal chlorides MgCl 2 and CaCl 2 , obtaining a sinter, its grinding, molding and firing of ceramics. New in the method is that mineralizing additives are introduced into ground alumina in the form of pre-mixed aqueous solutions of MgCl 2 and AlCl 3 , the resulting mixture is stirred for at least 1.5 hours, then mineralizing additives are introduced in the form of a pre-mixed aqueous solution of CaCl 2 and an aqueous suspension of SiO 2 powder, followed by stirring for at least 1.5 hours, while mineralizing additives are introduced at a ratio of components in terms of oxides, wt. %:

MgOMgO 0,9-1,00.9-1.0 Al2O3 Al 2 O 3 2,0-2,52.0-2.5 SiO2 SiO 2 1,7-1,81.7-1.8 СаОCaO 0,3-0,40.3-0.4 глиноземalumina остальноеrest

При этом формование осуществляют горячим литьем под давлением термопластичной суспензии, приготовленной из измельченного спека и парафиновой связки, удаляют парафиновую связку выдержкой в засыпке сажи в окислительной атмосфере при температуре 1150-1250°С в течение не менее 2 часов, а обжиг керамики осуществляют в вакууме при температуре 1600-1650°С в течение 2-3 часов при ступенчатом подъеме и понижении температуры.In this case, molding is carried out by hot casting under pressure of a thermoplastic suspension prepared from crushed sinter and a paraffin binder, the paraffin binder is removed by exposure in the soot backfill in an oxidizing atmosphere at a temperature of 1150-1250 ° C for at least 2 hours, and the ceramics are fired in vacuum at temperature 1600-1650 ° C for 2-3 hours with a stepwise rise and fall in temperature.

Мокрый помол глинозема можно вести до среднего размера частиц (1,7-2,3) мкм.Alumina can be wet milled to an average particle size (1.7-2.3) microns.

Водную суспензии можно приготавливать из порошка SiO2 со средним размером частиц (2-7) мкм.Aqueous suspensions can be prepared from SiO 2 powder with an average particle size of (2-7) microns.

Спек можно измельчать до среднего размера частиц (1,7÷2,5) мкм.The sinter can be ground to an average particle size (1.7 ÷ 2.5) microns.

Парафиновую связку можно вводить в измельченный спек в количестве (13,5-14,0) мас. % при температуре 110-130°С.The paraffin binder can be introduced into the crushed cake in an amount of (13.5-14.0) wt. % at a temperature of 110-130 ° C.

Парафиновую связку можно вводить в измельченный спек при соотношении компонентов, мас. %:The paraffin binder can be introduced into the crushed cake at a ratio of components, wt. %:

парафинparaffin 86,5-89,086.5-89.0 вощинаfoundation 6,0-7,06.0-7.0 олеиновая кислотаoleic acid 3,0-4,03.0-4.0 стеариновая кислотаstearic acid 2,0-2,5,2.0-2.5,

при этом последней вводят олеиновую кислоту.while the latter is introduced oleic acid.

Формование можно предпочтительно осуществлять при давлении (2-3) кг/см2 и при температуре 70-80°С в течение не менее 20 с.Molding can preferably be carried out at a pressure of (2-3) kg / cm 2 and at a temperature of 70-80 ° C for at least 20 seconds.

Обжиг керамики можно предпочтительно осуществляют при остаточном давлении в рабочем пространстве печи не более (3-5)⋅10-5 мм рт.ст.The firing of ceramics can preferably be carried out at a residual pressure in the working space of the furnace of no more than (3-5) -10 -5 mm Hg.

Необходимость перемешивания молотого глинозема и водных растворов MgCl2 и AlCl3 в течение не менее 1,5 часов обусловлена следующим. MgCl2 и AlCl3 вводят в глинозем для синтеза алюмомагнезиальной шпинели (MgAl2O4), которая, оседая на поверхности частиц глинозема, препятствует их росту в процессе спекания и тем самым обеспечивает высокую плотность и снижение температуры спекания. С целью интенсификации процесса синтеза MgAl2O4, MgCl2 и AlCl3 вводят в виде предварительно смешанных на молекулярном уровне водных растворов солей MgCl2⋅6H2O и AlCl3⋅6H2O. При перемешивании менее 1,5 часов MgCl2 и AlCl3 не успевают адсорбироваться на тонкоизмельченных частицах глинозема, и при последующем спекании наблюдается рост зерен керамики.The need for mixing ground alumina and aqueous solutions of MgCl 2 and AlCl 3 for at least 1.5 hours is due to the following. MgCl 2 and AlCl 3 are introduced into alumina for the synthesis of alumina-magnesia spinel (MgAl 2 O 4 ), which, by settling on the surface of alumina particles, prevents their growth during sintering and thereby ensures high density and a decrease in the sintering temperature. In order to intensify the process of synthesis of MgAl 2 O 4, MgCl 2 and AlCl 3 is introduced in the form of pre-mixed at the molecular level MgCl 2 aqueous salt solutions ⋅6H 2 O and AlCl 3 ⋅6H 2 O. With stirring, less than 1.5 hours and MgCl 2 AlCl 3 does not have time to adsorb on finely ground alumina particles, and during subsequent sintering, the growth of ceramic grains is observed.

Перемешивание смеси глинозема и водных растворов MgCl2 и AlCl3 с водным раствором CaCl2 и водной суспензией порошка SiO2 не менее 1,5 часов приводит к неравномерному их распределению, что сопровождается повышением температуры спекания.Stirring a mixture of alumina and aqueous solutions of MgCl 2 and AlCl 3 with an aqueous solution of CaCl 2 and an aqueous suspension of SiO 2 powder for at least 1.5 hours leads to their uneven distribution, which is accompanied by an increase in the sintering temperature.

Удаление парафиновой связки выдержкой в засыпке сажи в окислительной атмосфере при температуре 1150-1250°С в течение не менее 2 часов обусловлено следующим. Сажа играет роль адсорбента в интервале температур до 200°С. При последующем повышении температуры сажа реагирует с кислородом воздуха, образуя СО и CO2 и полностью сгорает. В результате после спекания в засыпке сажи керамические изделия выходят без изменения геометрических размеров и без деформации. При выдержке менее 2 часов сажа не полностью выгорает. При нагреве менее 1150°С прочность сформованных керамических изделий понижается, и они разрушаются в процессе посадки их на обжиг в вакуумную печь. При нагреве выше 1250°С материал начинает спекаться, между зернами глинозема формируются перемычки за счет образования жидкой фазы в системе CaO-SiO2, что сопровождается образованием закрытых пор, заполненных воздухом. При эксплуатации изделий в режимах безвоздушного пространства, воздух, находящийся в замкнутых порах, может разрушить изделие и вывести его из строя.Removal of the paraffin bond by holding it in the soot backfill in an oxidizing atmosphere at a temperature of 1150-1250 ° C for at least 2 hours is due to the following. Soot plays the role of an adsorbent in the temperature range up to 200 ° C. As the temperature rises further, the soot reacts with atmospheric oxygen to form CO and CO 2 and burns out completely. As a result, after sintering in the soot backfill, ceramic products come out without changing their geometric dimensions and without deformation. At less than 2 hours, the soot does not completely burn out. When heated to less than 1150 ° C, the strength of the molded ceramic products decreases, and they are destroyed in the process of planting them for firing in a vacuum furnace. When heated above 1250 ° C, the material begins to sinter, bridges are formed between alumina grains due to the formation of a liquid phase in the CaO-SiO 2 system , which is accompanied by the formation of closed pores filled with air. When operating products in airless space modes, the air in closed pores can destroy the product and disable it.

Интервал температур обжига керамики 1600-1650°С выбран потому, что при температуре больше 1650°С наблюдается рост зерен глинозема, что сопровождается уменьшением прочности. Точно такая же картина наблюдается при увеличении времени выдержки при температуре 1600-1650°С более 3 часов. При температуре спекания менее 1600°С и времени выдержки менее 2 часов материал не успевает спечься до нулевого водопоглощения, имеет открытую пористость и, как следствие, высокий tgδ.The ceramic firing temperature range of 1600-1650 ° C was chosen because at temperatures above 1650 ° C, the growth of alumina grains is observed, which is accompanied by a decrease in strength. Exactly the same picture is observed with an increase in the holding time at a temperature of 1600-1650 ° C for more than 3 hours. At a sintering temperature of less than 1600 ° C and a holding time of less than 2 hours, the material does not have time to sinter to zero water absorption, has open porosity and, as a result, high tgδ.

Ступенчатый подъем и понижение температуры в процессе спекания обеспечивает равномерное температурное поле в рабочем пространстве печи и, как следствие, полное отсутствие деформации спекаемых изделий.The stepwise rise and fall of the temperature during the sintering process provides a uniform temperature field in the working space of the furnace and, as a consequence, the complete absence of deformation of the sintered products.

Способ изготовления корундовой керамики осуществляют следующим образом. Проводят мокрый помол глинозема до получения микродисперсных частиц, например, имеющих средний размер (1,7-2,3) мкм. В случае использования технического глинозема его перед мокрым помолом подвергают отмывке от щелочей и железа вначале в 10% растворе HCl не менее 2 часов, а затем в 10% растворе HF не менее 1 часа. В измельченный глинозем вводят минерализующие добавки в виде предварительно смешанных водных растворов хлоридов щелочно-земельных металлов MgCl2 и AlCl3. Перемешивают смесь измельченного глинозема и водных растворов MgCl2 и AlCl3 в течение не менее 1,5 часов. Затем в полученную однородную смесь вводят минерализующие добавки в виде предварительно смешанных водного раствора CaCl2 и водной суспензии порошка SiO2 и перемешивают их не менее 1,5 часов. Желательно использовать порошок SiO2 со средним размером частиц (2-7) мкм. Минерализующие добавки вводят при соотношении компонентов в пересчете на окислы, мас. %:The method of manufacturing corundum ceramics is as follows. Alumina is wet milled to obtain microdispersed particles, for example, having an average size (1.7-2.3) microns. In the case of using technical alumina, before wet grinding, it is subjected to washing from alkalis and iron, first in 10% HCl solution for at least 2 hours, and then in 10% HF solution for at least 1 hour. Mineralizing additives are introduced into crushed alumina in the form of pre-mixed aqueous solutions of alkaline earth metal chlorides MgCl 2 and AlCl 3 . Mix a mixture of crushed alumina and aqueous solutions of MgCl 2 and AlCl 3 for at least 1.5 hours. Then, mineralizing additives in the form of a premixed aqueous solution of CaCl 2 and an aqueous suspension of SiO 2 powder are introduced into the resulting homogeneous mixture and they are mixed for at least 1.5 hours. It is desirable to use SiO 2 powder with an average particle size of (2-7) microns. Mineralizing additives are introduced at a ratio of components in terms of oxides, wt. %:

MgOMgO 0,9-1,00.9-1.0 Al2O3 Al 2 O 3 2,0-2,52.0-2.5 SiO2 SiO 2 1,7-1,81.7-1.8 СаОCaO 0,3-0,40.3-0.4 глиноземalumina остальноеrest

Далее получают спек выдержкой измельченного глинозема с введенными минерализующими добавками предпочтительно при температуре 1200-1300°С в течение 3-4 часов и проводят сухой помол спека, оптимально до получения частиц спека размером (1,7-2,5) мкм. Из измельченного спека и парафиновой связки приготавливают термопластичную суспензию. Парафиновую связку предпочтительно вводить в предварительно подогретый до температуры 110-130°С измельченный спек в количестве (13,5-14,0) мас. %. Парафиновую связку можно вводить в измельченный спек при соотношении компонентов, мас. %:Next, a cake is obtained by holding crushed alumina with mineralizing additives introduced, preferably at a temperature of 1200-1300 ° C for 3-4 hours, and dry grinding of the cake is carried out, optimally to obtain cake particles with a size of (1.7-2.5) microns. A thermoplastic suspension is prepared from crushed cake and paraffin binder. The paraffin binder is preferably introduced into the crushed sinter preheated to a temperature of 110-130 ° C in an amount of (13.5-14.0) wt. %. The paraffin binder can be introduced into the crushed cake at a ratio of components, wt. %:

парафинparaffin 86,5-89,086.5-89.0 вощинаfoundation 6,0-7,06.0-7.0 олеиновая кислотаoleic acid 3,0-4,03.0-4.0 стеариновая кислотаstearic acid 2,0-2,5,2.0-2.5,

Олеиновую кислоту вводят в термопластичную суспензию в последнюю очередь для обеспечения мягкого среза литников на стадии формования изделий. Термопластичную суспензию предпочтительно вакуумировать при остаточном давлении не более 10-1 мм рт.ст., например, путем многократного проливания в герметичную емкость через воронку с перфорированным дном. Это обеспечивает полное удаление воздуха из термопластичной суспензии. Из полученной термопластичной суспензии формуют заготовки горячим литьем под давлением, предпочтительно при давлении (2-3) кг/см2, при температуре термопластичной суспензии 70-80°С, температуре литника 50-65°С в течение не менее 20 секунд. Такой режим формования обеспечивает получение сформованных заготовок без недоливов и трещин с высокой точностью по геометрии. Парафиновую связку из заготовки удаляют выдержкой в засыпке сажи в окислительной атмосфере при температуре 1150-1250°С в течение не менее 2 часов. Обжиг керамики проводят в вакууме при температуре 1600-1650°С в течение 2-3 часов при ступенчатом подъеме и понижении температуры. Ступенчатый подъем и понижение температуры может быть осуществлен, например, следующим образом. На стадии нагрева выдерживают по (1-2) часа при каждой температуре: 600°С, 1000°С, 1350°С, 1450°С. На стадии охлаждения выдерживают по (3-4) часа при температуре 1350°С и по (1-2) часа при каждой температуре: 1450°С, 1350°С, 1000°С и 600°С. Ступенчатый нагрев и охлаждение обеспечивают получение изделий без деформаций и трещин за счет создания равномерного температурного поля в рабочем пространстве печи. Полученные настоящим способом изготовления корундовой керамики СВЧ радиотехнические изделия имеют низкую величину tgδ на частоте 1010 Гц, относительную плотность, составляющую 99% от теоретической, и отсутствие водопоглощения.Oleic acid is added to the thermoplastic suspension as a last resort to ensure a soft cut of the sprues at the stage of forming the products. The thermoplastic suspension is preferably evacuated at a residual pressure of not more than 10 -1 mm Hg, for example, by repeatedly pouring it into a sealed container through a funnel with a perforated bottom. This ensures complete removal of air from the thermoplastic suspension. From the obtained thermoplastic suspension, billets are molded by hot injection molding, preferably at a pressure of (2-3) kg / cm 2 , at a temperature of a thermoplastic suspension of 70-80 ° C, a gate temperature of 50-65 ° C for at least 20 seconds. This mode of forming ensures the production of molded blanks without underfilling and cracks with high accuracy in geometry. The paraffin binder is removed from the workpiece by keeping it in the soot backfill in an oxidizing atmosphere at a temperature of 1150-1250 ° C for at least 2 hours. Firing of ceramics is carried out in vacuum at a temperature of 1600-1650 ° C for 2-3 hours with a stepwise increase and decrease in temperature. The stepwise raising and lowering of the temperature can be carried out, for example, as follows. At the heating stage, they are kept for (1-2) hours at each temperature: 600 ° C, 1000 ° C, 1350 ° C, 1450 ° C. At the cooling stage, they are kept for (3-4) hours at a temperature of 1350 ° C and for (1-2) hours at each temperature: 1450 ° C, 1350 ° C, 1000 ° C and 600 ° C. Stepwise heating and cooling provide products without deformations and cracks by creating a uniform temperature field in the working space of the furnace. Received by the present method of manufacturing corundum ceramics microwave radio engineering products have a low value of tgδ at a frequency of 10 10 Hz, a relative density of 99% of the theoretical, and the absence of water absorption.

Пример 1. Настоящим способом были изготовлены П-образные каркасы размером 2,4×2,0×1,5 мм3 для микрочипов с рабочей частотой 1010 Гц. Был использован технический глинозем, который перед мокрым помолом был отмыт от щелочей и железа в 10% растворе HCl в течение 2 часов, а затем в 10% растворе HF не 1 часа. Мокрый помол глинозема проводили до получения микродисперсных частиц, имеющих средний размер 1,7 мкм. В измельченный глинозем вводили минерализующие добавки в виде предварительно смешанных водных растворов хлоридов щелочно-земельных металлов MgCl2 и AlCl3. Хлориды щелочно-земельных металлов MgCl2 и AlCl3 применяли в виде MgCl2⋅6H2O (ЧДА ГОСТ 4209-77) и AlCl3⋅6H2O (СТП, ТУ Комп 2-191-10). Перемешивали смесь измельченного глинозема и водных растворов MgCl2 и AlCl3 в течение 1,5 часов. Затем в полученную однородную смесь вводили минерализующие добавки в виде предварительно смешанных водного раствора CaCl2⋅6H2O (Ч, ТУ 6-094711-81) и водной суспензии порошка SiO2 (ГОСТ 9428-73), и перемешивали их 1,5 часа. Минерализующие добавки вводили при соотношении компонентов в пересчете на окислы, мас. %:Example 1. U-shaped frames of 2.4 × 2.0 × 1.5 mm 3 for microchips with an operating frequency of 10 10 Hz were manufactured by this method. Was used technical alumina, which before wet grinding was washed from alkali and iron in 10% HCl solution for 2 hours, and then in 10% HF solution for 1 hour. Wet grinding of alumina was carried out to obtain microdispersed particles having an average size of 1.7 μm. Mineralizing additives in the form of pre-mixed aqueous solutions of alkaline earth metal chlorides MgCl 2 and AlCl 3 were introduced into crushed alumina. Chlorides of alkaline earth metals MgCl 2 and AlCl 3 were used in the form of MgCl 2 ⋅6H 2 O (analytical grade GOST 4209-77) and AlCl 3 ⋅6H 2 O (STP, TU Comp 2-191-10). A mixture of crushed alumina and aqueous solutions of MgCl 2 and AlCl 3 was stirred for 1.5 hours. Then, mineralizing additives in the form of a premixed aqueous solution of CaCl 2 ⋅6H 2 O (Ch, TU 6-094711-81) and an aqueous suspension of SiO 2 powder (GOST 9428-73) were introduced into the resulting homogeneous mixture, and they were stirred for 1.5 hours ... Mineralizing additives were introduced at the ratio of the components in terms of oxides, wt. %:

MgOMgO 1,01.0 Al2O3 Al 2 O 3 2,52.5 SiO2 SiO 2 1,81.8 СаОCaO 0,30.3 глиноземalumina остальноеrest

Получали спек при Т=1200°С в течение 3 часов и проводили сухой помол спека до получения частиц спека размером 1,7 мкм. Из измельченного спека и парафиновой связки приготавливали термопластичную суспензию. Парафиновую связку вводили в измельченный спек в количестве 13,5 мас. % при температуре спека 110°С. Парафиновую связку вводили в измельченный спек при соотношении компонентов, мас. %:Received a cake at T = 1200 ° C for 3 hours and carried out dry grinding of the cake to obtain particles of the cake with a size of 1.7 μm. A thermoplastic suspension was prepared from crushed cake and paraffin binder. The paraffin binder was introduced into the crushed cake in an amount of 13.5 wt. % at a sinter temperature of 110 ° C. The paraffin binder was introduced into the crushed cake at a component ratio, wt. %:

парафинparaffin 89,089.0 вощинаfoundation 6,06.0 олеиновая кислотаoleic acid 3,03.0 стеариновая кислотаstearic acid 2,0.2.0.

Олеиновую кислоту вводили в термопластичную суспензию в последнюю очередь. Термопластичную суспензию вакуумировали при остаточном давлении 10-1 мм рт.ст. путем многократного проливания в герметичную емкость через воронку с перфорированным дном. Из полученной термопластичной суспензии формовали заготовки горячим литьем под давлением при давлении 2 кг/см2, при температуре термопластичной суспензии 70°С, температуре литника 50°С в течение 20 секунд. Из заготовки удаляли парафиновую связку выдержкой в засыпке печной сажи в окислительной атмосфере при температуре 1150°С в течение 2 часов. Обжиг керамики проводили в вакууме при температуре 1600°С в течение 3 часов при ступенчатом подъеме и понижении температуры. Ступенчатый подъем и понижение температуры был осуществлен следующим образом. На стадии нагрева выдерживают по 1 часу при каждой температуре: 600°С, 1000°С, 1350°С, 1450°С. На стадии охлаждения выдерживали при температуре 1550°С 3 часа и по 1 часу при каждой температуре: 1450°С, 1350°С, 1000°С и 600°С. Изготовленные керамические каркасы имели плотность 3,94 г/см3, tgδ=0,95⋅10-4 и водопоглощение 0,00%.Oleic acid was added to the thermoplastic suspension last. The thermoplastic suspension was evacuated at a residual pressure of 10 -1 mm Hg. by repeatedly pouring into a sealed container through a funnel with a perforated bottom. From the obtained thermoplastic suspension, billets were molded by hot injection under pressure at a pressure of 2 kg / cm 2 , at a temperature of a thermoplastic suspension of 70 ° C, a gate temperature of 50 ° C for 20 seconds. The paraffin binder was removed from the billet by holding it in the furnace soot backfill in an oxidizing atmosphere at a temperature of 1150 ° C for 2 hours. The ceramics were fired in a vacuum at a temperature of 1600 ° C for 3 hours with a stepwise increase and decrease in temperature. The stepwise rise and fall of temperature was carried out as follows. At the heating stage, they are kept for 1 hour at each temperature: 600 ° C, 1000 ° C, 1350 ° C, 1450 ° C. At the cooling stage, they were kept at a temperature of 1550 ° C for 3 hours and for 1 hour at each temperature: 1450 ° C, 1350 ° C, 1000 ° C and 600 ° C. The manufactured ceramic frames had a density of 3.94 g / cm 3 , tanδ = 0.95⋅10 -4 and a water absorption of 0.00%.

Пример 2. Настоящим способом были изготовлены каркасы гантельного типа. Был использован технический глинозем, который перед мокрым помолом был отмыт от щелочей и железа в 10% растворе HCl 2,5 часа, а затем в 10% растворе HF 1,5 часа. Мокрый помол глинозема проводили до получения микродисперсных частиц, имеющих средний размер 2,3 мкм. В измельченный глинозем вводили минерализующие добавки в виде предварительно смешанных водных растворов хлоридов щелочно-земельных металлов в виде MgCl2⋅6H2O (ЧДА, ГОСТ 4209-77) и AlCl3⋅6H2O (СТП, ТУ Комп 2-191-10). Перемешивали смесь измельченного глинозема и водных растворов MgCl2 и AlCl3 в течение 2,5 часов. Затем в полученную однородную смесь вводили минерализующие добавки в виде предварительно смешанных водного раствора CaCl2⋅6H2O (Ч, ТУ 6-094711-81) и водной суспензии порошка SiO2 (ГОСТ 9428-73), и перемешивали их 2 часа. Минерализующие добавки вводили при соотношении компонентов в пересчете на окислы, мас. %:Example 2. By the present method, dumbbell-type frames were made. Was used technical alumina, which before wet grinding was washed from alkali and iron in 10% HCl solution for 2.5 hours, and then in 10% HF solution for 1.5 hours. Alumina was wet milled to obtain microdispersed particles having an average size of 2.3 μm. Mineralizing additives were introduced into crushed alumina in the form of pre-mixed aqueous solutions of alkaline earth metal chlorides in the form of MgCl 2 ⋅6H 2 O (analytical grade, GOST 4209-77) and AlCl 3 ⋅6H 2 O (STP, TU Comp 2-191-10 ). A mixture of crushed alumina and aqueous solutions of MgCl 2 and AlCl 3 was stirred for 2.5 hours. Then, mineralizing additives in the form of a premixed aqueous solution of CaCl 2 ⋅6H 2 O (Ch, TU 6-094711-81) and an aqueous suspension of SiO 2 powder (GOST 9428-73) were introduced into the resulting homogeneous mixture, and they were stirred for 2 hours. Mineralizing additives were introduced at the ratio of the components in terms of oxides, wt. %:

MgOMgO 0,90.9 Al2O3 Al 2 O 3 2,02.0 SiO2 SiO 2 1,71.7 СаОCaO 0,40,4 глиноземalumina остальноеrest

Получали спек при Т=1300°С в течение 4 часов и проводили сухой помол спека до получения частиц спека размером 2,5 мкм. Из измельченного спека и парафиновой связки приготавливали термопластичную суспензию. Парафиновую связку вводили в измельченный спек, нагретый до 130°С, в количестве 14,0 мас. %. Парафиновую связку вводили в измельченный спек при соотношении компонентов, мас. %:Received a cake at T = 1300 ° C for 4 hours and carried out dry grinding of the cake to obtain particles of the cake with a size of 2.5 μm. A thermoplastic suspension was prepared from crushed cake and paraffin binder. The paraffin binder was introduced into the crushed cake heated to 130 ° C in an amount of 14.0 wt. %. The paraffin binder was introduced into the crushed cake at a component ratio, wt. %:

парафинparaffin 86,586.5 вощинаfoundation 7,07.0 олеиновая кислотаoleic acid 4,04.0 стеариновая кислотаstearic acid 2,5.2.5.

Олеиновую кислоту вводили в термопластичную суспензию в последнюю очередь. Термопластичную суспензию вакуумировали при остаточном давлении 5⋅10-2 мм рт.ст. путем многократного проливания в герметичную емкость через воронку с перфорированным дном. Из полученной термопластичной суспензии формовали заготовки горячим литьем под давлением при давлении 3 кг/см2, при температуре термопластичной суспензии 80°С, температуре литника 65°С в течение 30 секунд. Парафиновую связку из формованных заготовок удаляли выдержкой в засыпке сажи в окислительной атмосфере при температуре 1250°С в течение 2,5 часов. Обжиг керамики проводили в вакууме при температуре 1650°С в течение 2 часов при ступенчатом подъеме и понижении температуры. Ступенчатый подъем и понижение температуры был осуществлен следующим образом. На стадии нагрева выдерживали по 2 часа при каждой температуре: 600°С, 1000°С, 1350°С, 1450°С. На стадии охлаждения выдерживали 4 часа при температуре 1550°С и по 2 часа при каждой температуре: 1450°С, 1350°С, 1000°С и 600°С. Изготовленные керамические изделия (каркасы гантельного типа) имели плотность 3,942 г/см3; tgδ=1,0⋅10-4 и водопоглощение 0,00%.Oleic acid was added to the thermoplastic suspension last. The thermoplastic suspension was evacuated at a residual pressure of 5⋅10 -2 mm Hg. by repeatedly pouring into a sealed container through a funnel with a perforated bottom. From the obtained thermoplastic suspension, billets were molded by hot injection under pressure at a pressure of 3 kg / cm 2 , at a temperature of a thermoplastic suspension of 80 ° C, a gate temperature of 65 ° C for 30 seconds. The paraffin binder from the preforms was removed by exposure in the soot backfill in an oxidizing atmosphere at a temperature of 1250 ° C for 2.5 hours. The ceramics were fired in a vacuum at a temperature of 1650 ° C for 2 hours with a stepwise increase and decrease in temperature. The stepwise rise and fall of temperature was carried out as follows. At the heating stage, they were kept for 2 hours at each temperature: 600 ° C, 1000 ° C, 1350 ° C, 1450 ° C. At the cooling stage, they were kept for 4 hours at a temperature of 1550 ° C and for 2 hours at each temperature: 1450 ° C, 1350 ° C, 1000 ° C and 600 ° C. The manufactured ceramic products (dumbbell-type frames) had a density of 3.942 g / cm 3 ; tgδ = 1.0⋅10 -4 and water absorption 0.00%.

Claims (12)

1. Способ изготовления корундовой керамики, включающий мокрый помол глинозема, введение минерализующих добавок в виде хлоридов щелочноземельных металлов MgCl2 и CaCl2, получение спека, его измельчение, формование и обжиг керамики, отличающийся тем, что в молотый глинозем вводят минерализующие добавки в виде предварительно смешанных водных растворов MgCl2 и AlCl3, перемешивают полученную смесь в течение не менее 1,5 часов, затем вводят минерализующие добавки в виде предварительно смешанных водного раствора CaCl2 и водной суспензии порошка SiO2 с последующим перемешиванием не менее 1,5 часов, при этом минерализующие добавки вводят при соотношении компонентов в пересчете на окислы, мас.%:1. A method for the manufacture of corundum ceramics, including wet grinding of alumina, the introduction of mineralizing additives in the form of chlorides of alkaline earth metals MgCl 2 and CaCl 2 , obtaining a sinter, its grinding, molding and firing of ceramics, characterized in that in ground alumina mineralizing additives are introduced in the form of preliminary mixed aqueous solutions of MgCl 2 and AlCl 3 , the resulting mixture is stirred for at least 1.5 hours, then mineralizing additives are introduced in the form of a premixed aqueous solution of CaCl 2 and an aqueous suspension of SiO 2 powder, followed by stirring for at least 1.5 hours, with this mineralizing additives are introduced at the ratio of the components in terms of oxides, wt%: MgOMgO 0,9-1,00.9-1.0 Al2O3 Al 2 O 3 2,0-2,52.0-2.5 SiO2 SiO 2 1,7-1,81.7-1.8 СаОCaO 0,3-0,40.3-0.4 глиноземalumina остальноеrest
формование осуществляют горячим литьем под давлением термопластичной суспензии, приготовленной из измельченного спека и парафиновой связки, удаляют парафиновую связку выдержкой в засыпке сажи в окислительной атмосфере при температуре 1150-1250°С в течение не менее 2 часов, а обжиг керамики осуществляют в вакууме при температуре 1600-1650°С в течение 2-3 часов при ступенчатом подъеме и понижении температуры.molding is carried out by hot casting under pressure of a thermoplastic suspension prepared from crushed sinter and a paraffin binder, the paraffin binder is removed by exposure in the soot backfill in an oxidizing atmosphere at a temperature of 1150-1250 ° C for at least 2 hours, and the ceramics are fired in vacuum at a temperature of 1600 -1650 ° C for 2-3 hours with a stepwise increase and decrease in temperature. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мокрый помол глинозема ведут до среднего размера частиц (1,7÷2,3) мкм.2. The method according to claim 1, characterized in that the wet grinding of alumina is carried out to an average particle size (1.7 ÷ 2.3) microns. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водную суспензию порошка SiO2 приготавливают из порошка SiO2 со средним размером частиц (2-7) мкм.3. The method according to claim 1, characterized in that the aqueous suspension of SiO 2 powder is prepared from SiO 2 powder with an average particle size of (2-7) microns. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спек измельчают до среднего размера частиц (1,7÷2,5) мкм.4. The method according to claim 1, characterized in that the cake is crushed to an average particle size (1.7 ÷ 2.5) microns. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что парафиновую связку вводят в измельченный спек в количестве (13,5-14,0) мас.% при температуре 110-130°С.5. The method according to claim 1, characterized in that the paraffin binder is introduced into the crushed cake in an amount of (13.5-14.0) wt.% At a temperature of 110-130 ° C. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что парафиновую связку вводят в измельченный спек при соотношении компонентов, мас.%:6. The method according to claim 1, characterized in that the paraffin binder is introduced into the crushed cake at a ratio of components, wt%: парафинparaffin 86,5-89,086.5-89.0 вощинаfoundation 6,0-7,06.0-7.0 олеиновая кислотаoleic acid 3,0-4,03.0-4.0 стеариновая кислотаstearic acid 2,0-2,5,2.0-2.5,
при этом последней вводят олеиновую кислоту.while the latter is introduced oleic acid. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что формование осуществляют при давлении (2-3) кг/см2 и при температуре 70-80°С в течение не менее 20 с.7. The method according to claim 1, characterized in that the molding is carried out at a pressure of (2-3) kg / cm 2 and at a temperature of 70-80 ° C for at least 20 seconds. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обжиг керамики осуществляют при остаточном давлении в рабочем пространстве печи не более 3⋅10-5 мм рт.ст.8. A method according to claim 1, characterized in that the ceramics are fired at a residual pressure in the working space of the furnace of no more than 3⋅10 -5 mm Hg.
RU2019124961A 2019-08-06 2019-08-06 Method of making corundum ceramics RU2728911C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124961A RU2728911C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Method of making corundum ceramics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124961A RU2728911C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Method of making corundum ceramics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2728911C1 true RU2728911C1 (en) 2020-08-03

Family

ID=72085421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019124961A RU2728911C1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Method of making corundum ceramics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2728911C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798534C1 (en) * 2022-11-26 2023-06-23 Общество с ограниченной ответственностью НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ "ЛУЧ" Method for manufacturing a ceramic protective element of a gamma-ray logging system for rotary controlled systems (embodiments)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU734167A1 (en) * 1977-10-24 1980-05-15 Предприятие П/Я А-1998 Charge for producing ceramic material
FR2613355A1 (en) * 1987-03-05 1988-10-07 Olajipari Foevallal Tervezoe PROCESS FOR THE PREPARATION OF ALUMINUM OXIDE CERAMICS HAVING IMPROVED ABRASION RESISTANCE
RU2405756C1 (en) * 2009-07-20 2010-12-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Method of producing alumina ceramic
RU2465246C2 (en) * 2010-07-20 2012-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Бурятский государственный университет" Method of producing alumina ceramic
RU2525889C1 (en) * 2013-01-30 2014-08-20 Пётр Яковлевич Детков Method of doping alumooxide ceramics

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU734167A1 (en) * 1977-10-24 1980-05-15 Предприятие П/Я А-1998 Charge for producing ceramic material
FR2613355A1 (en) * 1987-03-05 1988-10-07 Olajipari Foevallal Tervezoe PROCESS FOR THE PREPARATION OF ALUMINUM OXIDE CERAMICS HAVING IMPROVED ABRASION RESISTANCE
RU2405756C1 (en) * 2009-07-20 2010-12-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" Method of producing alumina ceramic
RU2465246C2 (en) * 2010-07-20 2012-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Бурятский государственный университет" Method of producing alumina ceramic
RU2525889C1 (en) * 2013-01-30 2014-08-20 Пётр Яковлевич Детков Method of doping alumooxide ceramics

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2798534C1 (en) * 2022-11-26 2023-06-23 Общество с ограниченной ответственностью НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ "ЛУЧ" Method for manufacturing a ceramic protective element of a gamma-ray logging system for rotary controlled systems (embodiments)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2604592B2 (en) Molding method of metal, ceramic powder, etc. and composition therefor
US20070179041A1 (en) Zirconia Ceramic
JPS5939770A (en) Silicon nitride base sintering composition
US3825653A (en) Process for preparing sinterable aluminum titanate powder
JPS6125677B2 (en)
JP5000934B2 (en) Translucent rare earth gallium garnet sintered body, manufacturing method thereof and optical device
RU2728911C1 (en) Method of making corundum ceramics
EP0059212B1 (en) Magnesium aluminium spinels
US3929498A (en) Sintered zirconia bodies
US4331771A (en) High density silicon oxynitride
RU2206930C1 (en) Method for producing ceramic materials incorporating ferric oxide, alumina, and silicon dioxide for nuclear-reactor molten core trap
Agrawal et al. Fabrication of hydroxyapatite ceramics by microwave processing
KR101694975B1 (en) Method for preparing low-temperature sinterable alumina and low-soda alumina
US5811071A (en) Refractory oxides
JPH05270885A (en) Silicon slip-casting composition and preparation therefor
KR101343808B1 (en) Composite for low temperature sinterable porcelain and manufacturing method of low temperature sinterable porcelain
KR100486121B1 (en) A Method for Producing Aluminum titanate- Zirconium titanate Ceramics with Low Thermal Expansion Behavior
RU2307110C2 (en) Method for producing ceramic mass
Awaad et al. Sintering of zircon: the role of additives
JPH0549627B2 (en)
JP2001322865A (en) Alumina sintered body with high strength and high toughness and method for manufacturing the same
Rodríguez et al. Agglomerate and particle size effects on reaction sintering of zircon–dolomite mixtures
RU2021229C1 (en) Charge for making of ceramic articles with complex configuration
US3846145A (en) Refractory articles for metal pouring tubes and the like
SU1333230A3 (en) Method of producing ceramic material