SU1084133A1

SU1084133A1 - Method of manufacturing ceramic articles

Info

Publication number: SU1084133A1
Application number: SU813307799A
Authority: SU
Inventors: Василий Петрович Самойлов; Юрий Сергеевич Павлов
Original assignee: Предприятие П/Я В-8851
Priority date: 1981-04-03
Filing date: 1981-04-03
Publication date: 1984-04-07

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ с полостью сложной конфигурации, включающий изготовление вкладьша из шликера на основе порошкообразного графита методом гор чего лить под давлением, размещение его в форме и оформление керамической заготовки тем же методом с последующими утильным и окончательным обжигами в окислительной среде, отличающийс тем, что, с целью повьипени выхода годных изделий , вкладыш предварительно обжигают до удалени из него 20-30% термопластичной св зки.A METHOD FOR MAKING CERAMIC PRODUCTS with a cavity of complex configuration, including the manufacture of an insert from a slip on the basis of powdered graphite by hot casting under pressure, placing it in a mold and decorating a ceramic blank with the same method followed by scrap and final calcination in an oxidizing medium, characterized by In order to remove the yield of suitable products, the insert is preliminarily calcined before removing 20-30% of the thermoplastic binder from it.

Description

0000

4ib4ib

Од 00 Изобретение относитс к изготовлению керамических изделий методом гор чего лить с полостью сложной конфигурации. Известен способ изготовлени полого издели из алюмооксидной керамики , согласно которому готов т керамическую массу дл формовани изд ЛИЯ, с целью предотвращени загр зн ни полости керамического издели г тов т литейную массу дл вкладьппа и окиси магни MgO путем смешивани е с термопластичной св зкой, отливают вкладыш, размеры и форма которого соответствуют размерам и форме внутренней полости изготавливаемого керамического издели , формуют керамическое изделие с помещенным в него вкладышем, провод т утильный обжиг керамического издели , после которого из издели вытравливают вкладьш1 , керамическое изделие после промывки в воде и сушки подвергают окончательному отжигу 1 . Недостатком этого сцособа вл етс необходимость проведени целого р да операций после утильного обжига керамического издели , св занных с вытравливанием вкладыша, промывкой издели , его сушкой и проведением окончательного отжига, что усложн ет способ, снижает производительность. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ изго товлени полого керамического издели , согласно которому готов т дл издели керамическую массу из пор зшка какой-нибудь керамики (стеатита, кераш1ки 22ХС и т.п.) и термопластичной св зки, содержащей, например парафин и повррхностно-активное вещество типа олеиновой кислоты или воска 0ОТОВЯТ дл вкладыша смесь в виде предельно Концентрированной суспензии из порошкообразного графита и термопластичной св зки, отливают вкладыш требуемой конфигурации дл повьшени точности изготовлени полости в керамическом изделии п рвод т после формовки вкладьш1а его охлаждение до или нанос т на поверхность вкладыша за11р1тные пленки израстрора полистирола в толуоле, органического стёкла в дихлорэтане и т.п. гор чим литьем отливают керамическое изделие с помещенным в него вкладьш1ем, провод т в окислительной среде отжиг керамического изде332 ЛИЯ, в процессе которого из издели и вкладыша выжигают термопластичную св зку и порошкообразный графит вкладьш1а С2. Известный способ изготовлени полого керамического издели не обеспечивает необходимой надежности изготовлени полого керамического издели , при его осуществлении случаетс растрескивание, разрушение издели вследствие.несоответстви коэффициентов теплово о расширени материалов вкладьш1а и керамического издели . Цель изобретени - повышение выхода , годных изделий. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу изготовлени керамических изделий с полостью сложной конфигурации, включающему изготовление вкладьшга из шликера на основе порошкообразного графита методом гор чего лить под давлением, размещение его в форме и оформление керамической заготовки тем же методом с последующими утильным и окончательным обжигами в окислительной среде, вкладыш предварительно обжигают до удалени из него 20-30% термопластичной св зки. Операци термообработки вкладьш1а, в процессе которой из него удал ют 20-30% термопластичной св зки, обеспечивает качественное, точное изготовление формы и размеров полости керамического издели , повьш1ает надежность изготовлени , предотвращает растрескивание, разрушение керамического издели с полостью сложной конфигурации. Согласно предлагаемому способу керамическое изделие с полостью сложной конфигурации готов т следующим образом. Керамическую массу дл изготовлени полого издели гор чим литьем готов т из порошкообразного стеатита марки С-4 и термопластичной св зки, содержащей 95 вес.% парафина и 5 вес.% олеиновой кислоты. Вкладьш требуемой конфигурации дл формовани полости в керамическом изделии отливают также гор чим литьем изпредельно концентрированной суспензии порошкообразного графита и термопластичной св зки. Отлитый вкпадьш подвергают термообработке до удалени из него 20-30% термопластичной св зки. Термообработку вкладыша дл удалени из него 20-30%Od 00 The invention relates to the manufacture of hot-rolled ceramic products with a cavity of complex configuration. A known method of manufacturing a hollow product of alumina ceramics, according to which a ceramic mass is prepared for forming the LIAH product, in order to prevent the cavity of a ceramic product from being contaminated, a casting mass is prepared for input and magnesium oxide by mixing with a thermoplastic binder, an insert is cast whose dimensions and shape correspond to the dimensions and shape of the inner cavity of the ceramic product being made, the ceramic product is molded with the insert inserted into it, the ceramic is burned of the article, after which the article is etched from vkladsh1, ceramic product after washing with water and drying, subjected to final annealing 1. The disadvantage of this process is the need to perform a whole series of operations after the scrap firing of a ceramic product, associated with etching the liner, washing the product, drying it and carrying out final annealing, which complicates the process and reduces productivity. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is the method of manufacturing a hollow ceramic product, according to which a ceramic mass is prepared for the product from the base of some ceramic (steatite, ceramic 22XC, etc.) containing, for example, paraffin and a surfactant such as oleic acid or WAILER, for an insert mixture in the form of an extremely Concentrated suspension of graphite powder and a thermoplastic binder, an insert is required After the formation of the cavity in a ceramic product, my configuration is done after forming the insert to cool it to or apply to the surface of the liner the protective films of polystyrene in plastic in toluene, organic glass in dichloroethane, etc. hot-casting is used to cast a ceramic product with an insert placed in it, annealing of a LIA ceramic product in an oxidizing environment, during which thermoplastic binder and powdered graphite is applied from the product and the liner. The known method of manufacturing a hollow ceramic product does not provide the necessary reliability for manufacturing a hollow ceramic product; in its implementation, cracking or destruction of the product occurs due to a mismatch of thermal coefficients of expansion of input materials and a ceramic product. The purpose of the invention is to increase the yield of suitable products. The goal is achieved in that according to the method of manufacturing ceramic products with a complex cavity, including the manufacture of an insert from a slip on the basis of powdered graphite by hot casting under pressure, placing it in the mold and decorating the ceramic blank with the same method, followed by scrap and final firing in an oxidizing environment, the insert is prebaked before removing 20-30% of the thermoplastic binder from it. The heat treatment operation of the insert, during which 20-30% of the thermoplastic binder is removed from it, provides high-quality, accurate manufacturing of the shape and dimensions of the cavity of the ceramic product, increases the reliability of production, prevents cracking and destruction of the ceramic product with a cavity of a complex configuration. According to the proposed method, a ceramic product with a cavity of a complex configuration is prepared as follows. Ceramic mass for the manufacture of a hollow article by hot casting is prepared from powdered steatite grade C-4 and a thermoplastic binder containing 95 wt.% Paraffin and 5 wt.% Oleic acid. The inserts of the required configuration for molding the cavity in the ceramic product are also cast by hot casting from a extremely concentrated suspension of powdered graphite and a thermoplastic binder. The injected cast is heat treated until 20-30% of the thermoplastic bond is removed. Heat treatment of the liner to remove from it 20-30%

3 1 термопластичной св зки ведут в нагревательной печи. Процент удалени из вкладыша термопластичной св зки контролируют по температуре и времени нагревани вкладьша, а также взвешиванием вкладыша до термообработки и после. Термообработку ведут при . температзфе, достаточной дл удалени термопластичной св зки вз того соста ва. Величины температуры и времени , термообработки вкладьша завис т от исходного состава и массы вкладьша и поэтому различны дл различных вкладышей и определ ютс экспериментальным путем.3 1 of thermoplastic bonding is carried out in a heating furnace. The percent removal from the thermoplastic binder liner is controlled by the temperature and the heating time of the liner, as well as by weighing the liner before and after heat treatment. Heat treatment is carried out at. temperature sufficient to remove the thermoplastic bond of the taken composition. The values of temperature and time of heat treatment of the liner depend on the initial composition and the mass of the liner and are therefore different for different liners and are determined experimentally.

В данном слзгчае вкладьши дл удалени 20% св зки термообрабатывают при 90 С в течение 25 мин, а дл удалени 30% св зки - в течение 40 мин при той же температуре. In this case, inserts are heat-treated at 90 ° C for 25 minutes to remove 20% of the binder, and 40 minutes at the same temperature to remove 30% of the binder.

В форме, в которую помещен вКла- дьш1, гор чим литьем отливают керамическое изделие. Узел керамическое изделие - вкладыш обжигают в окислительной среде при 900-950 С с вьщержкой 2-3 ч, вьтаига из вкладьша и издели термопластичную св зку. Графит вкладьш1а удал етс из полости керамического издели во врем обжига последнего в результате его выгорани в окислительной среде, например кислорода или воздуха.После выжигани графита образцы нагревают по общеприн той технологии до температуры полного спекани с вьщержкой около 40 мин, так стеатит С-4 и высоковольтный фарфор М-23 нагревают до 1250С, а сегнетокерамику - до . В полых керамических образцах,In the form in which it is placed in Table 1, a pottery is cast by hot casting. The ceramic-insert unit is fired in an oxidizing environment at 900-950 C with a spike of 2-3 hours, removed from the insert and the product is a thermoplastic bond. The graphite is removed from the cavity of the ceramic product during calcination of the latter as a result of its burning out in an oxidizing environment, such as oxygen or air. After burning off the graphite, the samples are heated according to the conventional technology to a temperature of complete sintering for about 40 minutes, as well as C-4 steatite and high-voltage porcelain M-23 is heated to 1250С, and ferroelectric ceramics is heated to. In hollow ceramic samples,

изготовленных согласно предлагаемому способу и в соответствии со способом-прототипом , измер ют механическую прочность Fj-p, прот женность трещин в образце L, величину проседани (деформации) стенок в образце Ah, электрическую прочность Е j тангенс угла диэлектрических потерь t«gc, диэлектрическую проницаемость . , водопоглощение W.manufactured according to the proposed method and in accordance with the prototype method, the mechanical strength Fj-p, the length of cracks in the sample L, the amount of subsidence (deformation) of the walls in the sample Ah, the dielectric strength E j dielectric loss tangent are measured permeability , water absorption W.

Полые керамические образцы представл ют собой издели в виде польЬс дисков с наружным диаметром 50 мм.Hollow ceramic samples are articles in the form of polished disks with an outer diameter of 50 mm.

3 ,43, 4

высотой 12 мм, внутренним диаметром полости 40 мм и толщиной верхней и нижней стенок 2,7 мм, в которых полость отформована при помощи вкладышей из выгораемого графита.12 mm high, 40 mm internal cavity diameter and 2.7 mm upper and lower wall thickness, in which the cavity is molded using burnable graphite inserts.

Механическую прочность определ ют методом центрально-симметричного изгиба, прикладыва предельную разрушаюшую силу . к плоскости верхней стёнкИ образца.Mechanical strength is determined by the method of centrally symmetric bending, applying the utmost breaking force. to the plane of the upper wall of the sample.

Часть образцов разрезают вдоль плоскости, проход щей через центр боковой поверхности образца и параллельно верхней и нижней стенке этого образца, так что получают керамические образцы, соответствующие по размерам и конфигурации ГОСТ 5458.A part of the samples is cut along the plane passing through the center of the side surface of the sample and parallel to the upper and lower walls of this sample, so that ceramic samples are obtained, corresponding in size and configuration to GOST 5458.

На этих керамических образцах, соответствующих ГОСТ 5458,при дес тикратном увеличении (10) определ ют при помощи курвиметра общую длину трещин L, а также отмечают наличие или отсутствие трещин, их вид - сквозные или несквозные. Длину трещин дл каждого типа керамики измер ют на двадцати образцах, изгс товленных предлагаемым способом, и двадцати образцах, изготовленных по способу-прототипу.With a tenfold increase (10), the total length of the cracks L is determined using a curvimeter on these ceramic samples complying with GOST 5458, and the presence or absence of cracks is also noted, their form is through or not through. The length of the cracks for each type of ceramics is measured on twenty samples made by the proposed method and twenty samples made by the prototype method.

Величину деформации (проседани ) йЬ в центральной точке стенок в образцах определ ют на тех же образцах путем геометрического обмера.The magnitude of the deformation (sagging) at the central point of the walls in the samples is determined on the same samples by means of a geometric measurement.

Водопоглощение W образцов определ ют на этих же керамических образцах согласно ГОСТ 4783-72 путем взвешивани сухих и насыщенных водой образцов.The water absorption of the W samples is determined on the same ceramic samples according to GOST 4783-72 by weighing the dry and water-saturated samples.

Электрическую прочность ,0, тангенс угла диэлектрических потерь tg / и диэлектрическую проницаемость Е определ ют в соответствии с ГОСТ 5458 на тех же образцах после их прокаливани при в течение 1 ч и нанесени на их поверхности металлической пленки (электродов) путем вжигани в керамическую поверхность серебра.Dielectric strength, 0, dielectric loss tangent tg /, and dielectric constant E are determined in accordance with GOST 5458 on the same samples after they have been calcined for 1 hour and deposited on their surface a metal film (electrodes) by firing in a ceramic silver surface. .

Результаты испытаний керамических образцов, изготовленных согласно предлагаемому и известному способам представлены в таблице (каждый результат вл етс средним значением из двадцати измерений). 7, 1 Испытани показали, что предлагаемый способ изготовлени полых керамических изделий по сравнению со способом-прототипом устран ет образование трещин; снижает величину деформации (проседани ) стенок керамического издели ; повышает злектрическзто прочность керамических изделий из стеатита С-4 и высоковольтного фарфора на 35%; позвол ет получить электрически прочные керамические издели из сегнетокерамики Т-7500, в то врем как керамические .издели из сегнетокерамики Т-7500, изготовленные по способу-прототипу,, обеспечивают весьма низкую электрическую прочность вследствие наличи на стенках издели сквозных трещин; 3 снижает водопоглощение образцов из стеатита С-4 в 11 раз, образцов из высоковольтного фарфора - в 5 раз, из сегнетокерамики Т-7500 - в 51 раз. Значение величины тангенса угла диэлектрических потерь диэлектрической посто нной дл керамики, изготовленной согласно предлагаемому и известному способам практически остаетс неизменным. Предлагаемый способ изготовлени полых .керамических изделий гор чим литьем по сравнению со способом-прототипом повышает механическую прочность образцов из стеатита С-4 в 6 раз, из высоковольтного фарфора М-23 - в 3 раза, из сегнетокерамики Т-7500 - в 15 раз.The test results of ceramic samples made according to the proposed and known methods are presented in the table (each result is the average of twenty measurements). 7, 1 Tests have shown that the proposed method of making hollow ceramic products, as compared with the prototype method, eliminates the formation of cracks; reduces the amount of deformation (subsidence) of the walls of the ceramic product; improves the electrical strength of ceramic products made of C-4 steatite and high-voltage porcelain by 35%; allows to obtain electrically strong ceramic products made from T-7500 ferroelectric ceramics, while ceramic products made from T-7500 ferroelectric ceramics, made according to the prototype method, provide very low dielectric strength due to the presence of through cracks on the product walls; 3 reduces water absorption of samples from steatite C-4 by 11 times, samples from high-voltage porcelain by 5 times, and from T-7500 ferroelectric ceramics by 51 times. The value of the dielectric loss tangent of the dielectric constant for ceramics made according to the proposed and known methods remains practically unchanged. The proposed method of making hollow ceramic products by hot casting increases the mechanical strength of samples from steatite C-4 by 6 times compared to the prototype method, 3 times from high-voltage porcelain M-23, and 15 times from T-7500 ferroelectric ceramics.

Claims

METHOD FOR PRODUCING CERAMIC PRODUCTS with a cavity of complex configuration, including the manufacture of a slip liner based on powdered graphite by hot injection molding, placing it in a mold and decorating a ceramic billet using the same method with subsequent waste and final firing in an oxidizing environment, characterized in that, ^1, in order to increase the yield of! ~ Divisions, the liner is preliminarily fired until 20-307 thermoplastic ligaments are removed from it.

SU .... 1084133>