RU2732108C2 - Способ получения пористого керамического материала с высокой стойкостью к воздействию температуры и давления в агрессивных кислотных и щелочных средах - Google Patents
Способ получения пористого керамического материала с высокой стойкостью к воздействию температуры и давления в агрессивных кислотных и щелочных средах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732108C2 RU2732108C2 RU2018142158A RU2018142158A RU2732108C2 RU 2732108 C2 RU2732108 C2 RU 2732108C2 RU 2018142158 A RU2018142158 A RU 2018142158A RU 2018142158 A RU2018142158 A RU 2018142158A RU 2732108 C2 RU2732108 C2 RU 2732108C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powder
- aluminum powder
- pva
- porous ceramic
- vol
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- 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
- C04B35/46—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 titanium oxides or titanates
- C04B35/462—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 titanium oxides or titanates based on titanates
- C04B35/465—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 titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
-
- 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
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/0051—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore size, pore shape or kind of porosity
- C04B38/0058—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore size, pore shape or kind of porosity open porosity
-
- 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
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/04—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by dissolving-out added substances
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии пористых керамических материалов и может быть использовано в приборостроении и технологии изготовления конденсаторов переменной емкости, в том числе чувствительных элементов влажности газов. Техническим результатом изобретения является создание керамики, стойкой к агрессивным кислотным и щелочным средам, с капиллярами по всему внутреннему объему изделия, увеличение доли открытой пористости материала. Способ получения пористого керамического материала включает приготовление шихты путем смешивания сухих керамических порошков с алюминиевой пудрой марки ПАП, состоящей из частиц сферической формы, и поливинилового спирта (ПВС) в соотношении, соответственно, сухие керамические порошки 70-25 об.%, алюминиевая пудра 30-75 об.% и водный раствор ПВС в количестве 2-7% в пересчете на сухую массу смеси порошков. Высушенную шихту прессуют под давлением 50-70 МПа, заготовку спекают в воздушной среде в течение 48 часов при температуре 1395°С, после чего вымывают алюминиевую пудру кислотой в ультразвуковой ванне. В качестве исходного сырья использовали два основных порошковых компонента: алюминиевую пудру марки ПАП-2 (ГОСТ 5494-95) и керамический порошок марок Т-150М, Ф-58, ТЛ/0. 3 табл.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к технологии пористых керамических материалов и может быть использовано в приборостроении и технологии изготовления конденсаторов переменной емкости, в том числе чувствительных элементов влажности газов.
Уровень техники
Известен способ получения пористой алюмооксидной керамики [1], для изготовления изделий, эксплуатируемых в качестве высокотемпературной теплоизоляции (или теплозащиты), термостойкого огнеприпаса, носителей катализаторов, фильтров для очистки жидких и газовых сред. Пористую алюмооксидную керамику в известном способе получали смешиванием алюминиевой пудры марки ПАП, взятой в количестве 30-70 об. %, алюмооксидного порошка, состоящего из пористых сферолитов, и водного раствора ПВС (2-7 мас. % на сухой остаток вещества). Предварительно алюминиевую пудру нагревали до 360-370°С и выдерживали 3-5 ч, а порошок оксида алюминия термообрабатывали при 1320-1370°С в течение 1-3 ч. Из высушенной шихты при 50-500 МПа прессовали сырец, из которого выжигали ПВС при 340-355°С в течение 1-5 ч, после чего проводили его термообработку на воздухе, нагревая со скоростью 20-25°С/мин до 500-550°С с выдержкой 5-15 мин, затем продолжали нагрев со скоростью 20-30°С/мин до 700-750°С с последующей выдержкой 10-30 мин и спекали на воздухе при 1450-1500°С в течение 0,5-1,0 ч. Фазовый состав керамики представлен α-Al2O3, общая пористость 42-52%, открытая пористость - 38-50%, прочность при изгибе - 10-50 МПа, коэффициент теплопроводности на воздухе при 1000°С-1,8-2,3 Вт/м⋅К. В
Недостатком известного способа, при высокой термостойкости и механической прочности, низкая доля открытой пористости, составляющая 38-50%. Так же в известном решении неизвестна стойкость материала к агрессивным кислым и щелочным средам.
Раскрытие сущности изобретения
Технология изготовления пористой керамики заключается в следующем:
- керамический порошок смешивается с порошком алюминия и пластификатором;
- из смеси формуются, прессуются и обжигаются заготовки;
- из заготовок вымывается модифицирующий порошок.
В качестве керамического порошка может быть применен Т-150М, Ф-58, ТЛ/0. Для применения в агрессивных кислых и щелочных средах изделие следует изготавливать из Т-15 ОМ, обладающего наибольшей устойчивостью к воздействию кислот, для менее активных сред применимы Ф-58, ТЛ/0 и другие керамические порошки. В таблице 1 приведены результаты испытания изделий из указанных керамических порошков в концентрированный соляной кислоте в ультразвуковой ванне в течение 4 часов при температуре раствора 60°С.
Для изготовления пористой керамики шихту готовили путем смешивания сухих керамических порошков с алюминиевой пудрой марки ПАП, взятой в количестве 30-75 об. % и ПВС в количестве 2-7% в пересчете на сухую массу смеси порошков. Шихту формуют и прессуют при давлениях от 50 до 70 МПа.
Формованные образцы отжигаются в агрессивной кислородной среде при температуре 1395°С в течение 48 часов. После чего производится вымывание в кислоте в ультразвуковой ванной в течение 40 минут, и нейтрализация щелочным раствором соды.
По результатам испытания в газовом поромере наибольшая открытая пористость образцов составляет 74%. Данные исследований других образцов приведены в таблице 2.
Для контроля механических свойств изделий проводилось испытание образцов на поромере (для испытаний бурового керна) под давлением 24 МПа.
Капиллярный эффект материала (относительно воды) проверен методом насыщения / обеднения испытываемых образцов влагой в камере влаги с последующим взвешиванием.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение заключается в создании способа получения пористой керамики, обладающей стабильными капиллярными свойствами (для воды, содержащейся в газах и жидкостях), сочетающей в себе достаточно высокие показатели пористости материала, стойкости к агрессивным и кислым и щелочным средам, а также прочности при воздействии высоких значений давления (равномерно-распределенное давление при воздействии, например, в газовой среде) до 24 МПа.
Осуществление изобретения
Техническим результатом изобретения является создание керамики с капиллярами по всему внутреннему объему изделия, увеличение доли открытой пористости материала, обеспечение стойкости к агрессивным кислотным и щелочным средам, пригодной к эксплуатации в диапазоне от -100 до 650°С и абсолютным давлением от 0 до 24 МПа в газовой и жидкостной среде (при воздействии по всей площади изделия), а также снижение температуры спекания до 1395°С.
Технический результат достигается путем:
- приготовления шихты путем циклонного смешивания сухой алюминиевой пудры, состоящей из частиц сферической формы, с сухими керамическими порошками в объемном соотношении от 30 до 75% алюминиевой пудры по отношению к керамическому порошку;
- добавление в смесь водного раствора поливинилового спирта ПВС 2-7 мас. % на сухой остаток вещества и перемешивание;
- прессование из шихты заготовки при давлениях от 50 до 70 МПа с последующим спекание в воздушной среде при температуре 1395°С в течение 48 часов;
- вымывание алюминиевой пудры из спеченной заготовки в 24% соляной кислоте под воздействие ультразвука в течение 40 минут.
Для получения шихты в заявленном способе в качестве исходного сырья использовали два основных порошковых компонента: алюминиевую пудру марки ПАП-2 (ГОСТ 5494-95) и керамический порошок марок Т-150М, Ф-58, ТЛ/0. Для вымывания алюминиевой пудры из заготовки применяется ультразвуковая ванная и 24% соляная кислота.
Так же в ходе испытаний в качестве порообразователей применялись древесные мелкодисперсные опилки. Результаты испытаний в поромере приведены в таблице.
Таблица 3
В связи с низкой пористостью относительно образцов выполненных с примесью алюминия, и низкой механической прочностью древесные опилки не применяются.
В процессе сухого циклонного смешивания наноразмерная пылевидная фракция алюминиевой пудры заполняет поровое пространство между частицами керамического порошка.
В ходе спекания частицы алюминия переходят в жидкую фазу и связываются друг с другом. При вымывании частиц алюминия кислотой образуется сквозная пористость - капилляры.
Таким образом, техническая задача данного изобретения выполнена - достигнуто увеличение доли открытой пористости материала, образующей капиляры, и его стойкость к воздействию кислот и щелочей, при достаточно высокой прочности по воздействующему давлению.
Список источников:
1. Ситников А.И. Способ получения пористой алюмооксидной керамики. RU 2610482, С04В 35/111, опубл. 13.02.2017 г.
Claims (1)
- Способ получения пористого керамического материала с высокой стойкостью к воздействию температуры и давления в агрессивных кислотных и щелочных средах, включающий приготовление шихты путем смешивания сухих керамических порошков с алюминиевой пудрой марки ПАП, состоящей из частиц сферической формы, и ПВС, в соотношении, соответственно, сухие керамические порошки 70-25 об.%, алюминиевая пудра 30-75 об.% и водный раствор ПВС в количестве 2-7% в пересчете на сухую массу смеси порошков, сушку шихты, прессование из шихты сырца под давлением 50-70 МПа, спекание в воздушной среде, отличающийся тем, что спекание производится в течение 48 часов при температуре 1395°С, образование пор производится путем вымывания порообразователя кислотой под воздействием ультразвука, при этом пористость обладает капиллярным эффектом для жидкостей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142158A RU2732108C2 (ru) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Способ получения пористого керамического материала с высокой стойкостью к воздействию температуры и давления в агрессивных кислотных и щелочных средах |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142158A RU2732108C2 (ru) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Способ получения пористого керамического материала с высокой стойкостью к воздействию температуры и давления в агрессивных кислотных и щелочных средах |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018142158A3 RU2018142158A3 (ru) | 2020-05-29 |
RU2018142158A RU2018142158A (ru) | 2020-05-29 |
RU2732108C2 true RU2732108C2 (ru) | 2020-09-11 |
Family
ID=71067224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018142158A RU2732108C2 (ru) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Способ получения пористого керамического материала с высокой стойкостью к воздействию температуры и давления в агрессивных кислотных и щелочных средах |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2732108C2 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10013378A1 (de) * | 2000-03-17 | 2001-10-04 | Dornier Gmbh | Poröse Keramik |
EP1329439A1 (en) * | 2002-01-14 | 2003-07-23 | "VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK", afgekort "V.I.T.O." | Method for producing metallic and ceramic foams |
RU2377224C1 (ru) * | 2008-04-14 | 2009-12-27 | Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева | Способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий |
RU2576762C1 (ru) * | 2014-12-25 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Керамический высокопористый блочно-ячеистый сорбент для улавливания радиоактивного йода и его соединений из газовой фазы |
CN104446635B (zh) * | 2014-11-10 | 2016-05-18 | 西北工业大学 | 一种闭孔型多孔氧化铝隔热陶瓷的制备方法 |
RU2610482C1 (ru) * | 2015-11-27 | 2017-02-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения пористой алюмооксидной керамики |
-
2018
- 2018-11-29 RU RU2018142158A patent/RU2732108C2/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10013378A1 (de) * | 2000-03-17 | 2001-10-04 | Dornier Gmbh | Poröse Keramik |
EP1329439A1 (en) * | 2002-01-14 | 2003-07-23 | "VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK", afgekort "V.I.T.O." | Method for producing metallic and ceramic foams |
RU2377224C1 (ru) * | 2008-04-14 | 2009-12-27 | Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева | Способ изготовления высокопористых ячеистых керамических изделий |
CN104446635B (zh) * | 2014-11-10 | 2016-05-18 | 西北工业大学 | 一种闭孔型多孔氧化铝隔热陶瓷的制备方法 |
RU2576762C1 (ru) * | 2014-12-25 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Керамический высокопористый блочно-ячеистый сорбент для улавливания радиоактивного йода и его соединений из газовой фазы |
RU2610482C1 (ru) * | 2015-11-27 | 2017-02-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения пористой алюмооксидной керамики |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018142158A3 (ru) | 2020-05-29 |
RU2018142158A (ru) | 2020-05-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
She et al. | Oxidation bonding of porous silicon carbide ceramics | |
Akpinar et al. | Effects of SiC addition on the structure and properties of reticulated porous mullite ceramics | |
Bazin et al. | Effect of starch addition on microstructure and strength of ball clay membrane | |
JPH10236887A (ja) | チタニアを結合材とするセラミックス多孔質膜、これを用いたセラミックスフィルター及びこれらの製造方法 | |
Tomita et al. | A novel preparation method for foamed silica ceramics by sol-gel reaction and mechanical foaming | |
Jo et al. | Preparation of ceramic membrane filters, from waste fly ash, suitable for hot gas cleaning | |
Chen et al. | Preparation of porous Al2O3 ceramics by starch consolidation casting method | |
RU2732108C2 (ru) | Способ получения пористого керамического материала с высокой стойкостью к воздействию температуры и давления в агрессивных кислотных и щелочных средах | |
WO2022142168A1 (zh) | 一种低熔点多孔陶瓷材料及其制备方法 | |
US6341701B1 (en) | Ceramic porous membrane including ceramic of ceramic and ceramic sol particles, ceramic porous body including the membrane, and method of manufacturing the membrane | |
JPH04305076A (ja) | コージェライト質ハニカム構造体の製造法 | |
KR20200078759A (ko) | 알루미늄 티타네이트 세라믹스 제조방법 | |
Rambo et al. | Processing of cellular glass ceramics | |
CN109516831A (zh) | 一种氧化铝多孔材料的制备方法 | |
KR101118607B1 (ko) | 스트론튬 카보네이트를 포함하는 고온 집진필터제조용 탄화규소 세라믹 조성물 및 그 제조방법 | |
JP5341597B2 (ja) | 窒化ケイ素フィルターの製造方法及び窒化ケイ素フィルター | |
CN108854572A (zh) | 一种复合超滤膜的制备方法 | |
CN107840677A (zh) | 一种氧化铝基泡沫陶瓷及其制备方法 | |
Krivoshapkina et al. | Carbon monoxide oxidation over microfiltration ceramic membranes | |
Bouzerara et al. | Preparation and characterization of macroporous ceramic supports for membranes | |
CN110981426A (zh) | 一种轻质高强度陶瓷保温板的制备方法 | |
JPS63197510A (ja) | セラミツクフィルタ | |
KR101133650B1 (ko) | 뮬라이트 결합 탄화규소질 고온가스필터 제조방법 | |
CN113135746B (zh) | 一种高绝缘低导热高抗压强度陶瓷材料及其制备方法 | |
CN113968729A (zh) | 一种多孔介质陶瓷材料及其制备方法和应用 |