SU1747424A1 - Способ получени алюмооксидной керамики - Google Patents

Abstract

Использование: изготовление изделий из высокопрочной, плотной алюмооксидной керамики, дл  электротехники, радиоэлектроники машиностроени , химической промышленности , металлургии и др. Сущность изобретени : оксид алюмини  смешивают с титаноорганической и цирко- нийорганическим соединени ми и водой, с последующими сушкой и формированием при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид алюмини   96,0-97,8; титано- органическое соединение 0,6-1,5; цирко- нийорганическое соединение 0,6-1,5; вода остальное. Образцы керамики, изготовленные по предлагаемому способу, характеризуютс  плотностью близкой к теоретической (3,6-3,88 г/см3 при 1400°С и 3,96-3,97 г/см3 при 1500°С)и высокими прочностными свойствами ((Тизг. - 450 МПа). Содержание оксида алюмини  после обжига во всех образцах более 99%. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к технологии керамики и огнеупоров и может быть использовано дл  изготовлени  изделий из высокопрочной, плотной алюмооксидной керамики, примен емых в электротехнике, радиоэлектронике, машиностроении, химической промышленности, металлургии и других отрасл х народного хоз йства, а также дл  получени  биокерамики.

Известны способы изготовлени  изделий из алюмооксидной керамики путем прессовани  из шихты на основе технического глинозема либо чистого оксида алюмини  с добавками оксида титана или оксида циркони , а также оксида титана совместно с оксидом циркони . Обжиг осуществл етс  при температурах 1500-1750°С.

Однако основным недостатком указанных способов  вл етс  невозможность равномерного распределени  малых количеств добавки по всему объему шихты, а следовательно получени  изделий со стабильными свойствами и высоким уровнем показателей.

Наиболее близким к за вленному  вл етс  способ изготовлени  корундовых огнеупоров , включающий смешение глинозема с титаноорганической добавкой, формирование и обжиг при температурах 1450- 1750°С. В качестве титаноорганической добавки используют органический эфир ортотитановой кислоты или продукт его гидролитической поликонденсации в количестве 1,5-7,0 мас.%.

х|

Јь sg

Јь

Ј

Основным недостатком способа-прототипа и изделий, полученных по этому способу  вл етс  относительно невысока  механическа  прочность, св занна  с крупнозернистым характером кристаллизации корунда, а также высока  температура обжига (1750°С), необходима  дл  получени  нулевой открытой пористости. Кроме того, введение добавки в технический глинозем в процессе его помола не гарантирует равномерного распределени  добавки по всему объему шихты.

Целью изобретени   вл етс  повышение механической прочности и плотности керамики на основе оксида алюмини  при снижении температуры обжига в окислительной среде до 1400-1500°С.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что способ получени  алюмооксидной керамики осуществл етс  путем смешени  оксида алюмини  и титаноорганической добавки с цирконийорганическим соединением и водой, с последующими сушкой и формированием при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оксид алюмини 96,0-97,8

Титаноорганическое

соединение 0,6-1,5

Цирконийорганическое

соединение 0,6-1,5

ВодаОстальное

В некоторых случа х, например при формировании изделий сложной конфигурации или использовании оксида алюмини  недостаточно высокой степени дисперсности , целесообразно примен ть технологическую св зку.

Дополнительное введение в керамическую шихту, содержащую оксид алюмини  и титаноорганическое соединение, органического соединени  циркони  обеспечивает образование в процессе обжига оксида циркони , адсорбированного на поверхности зерен оксида алюмини , который преп тствует резкому росту этих зерен на завершающей стадии спекани  керамики. Кроме того, введение воды приводит к гидролитической поликонденсации мономерных ме- таллоорганических соединений и образованию пространственно сшитых молекул полимеррв также способствующих спеканию, особенно в начальной стадии. В качестве титано- и цирконийорганических соединений могут быть использованы любые растворимые органические соединени  этих металлов, образующие соответственно оксид титана и оксид циркони  при окислительном обжиге и способные к гидролитиче- ской поликонденсации, например тетрабутоксититан, тетраэтоксититан, тетрафеноксититан , тетрафеноксицирконий, ацетилацетонат циркони , циклопентадие- нилдифеноксицирконий и другие

Известно, что добавку оксида циркони 

ввод т в оксид алюмини  дл  повышени  прочностных свойств керамики, однако, в этом случае увеличение прочностных свойств керамики реализуетс  только при высоких температурах обжига (1750-1800°С). Использование оксида циркони  совместно с оксидом титана повышает термостойкость керамики, снижаетс  температура спекани  оксида алюмини , но приводит к снижению механических свойств изделий.

В за вленном изобретении высокие прочностные свойства, обеспечиваемые введением цирконийсодержащей добавки в виде цирконийорганического соединени , могут быть достигнуты при температуре

1400-1500°С.

Изготовление изделий из керамики по предлагаемому способу осуществл ют следующим образом. Добавки титаноор- ганического и цирконийорганического соединений , например тетрабутоксититана и ацетилацетоната циркони , раствор ют в 20-и кратном объеме органического растворител , например в ацетоне, смешивают с оксидом алюмини , растворитель отгон ют,

добавл ют воду, перемешивают, массу высушивают , формуют изделие и спекают его при 1400-1500°С с выдержкой при конечной температуре 3 ч. Издели , например, образцы в форме цилиндров диаметром и

высотой 10 мм (дл  определени  предела прочности при сжатии) и в форме пр моугольных призм 15 х 10 х 4 мм (дл  определени  предела прочности при статическом изгибе, плотности и открытой пористости)

прессуют при удельном давлении прессовани  100 МПа,

В представленной таблице приведены составы масс, температура обжига и свойства образцов, изготовленных по

предлагаемому способу и способу прототипу . Конечный результат будет одинаков при использовании любых двух из перечисленных органических соединений титана и циркони . В таблице приведены составы,

где в качестве титаноорганической добавки использован тетрабутоксититан, а в качестве цирконийоргзнической - ацетилацетонат циркони .

Как видно из таблицы, образцы керамики , изготовленные по предлагаемому способу, характеризуютс  плотностью близкой к теоретической при более низких температурах обжига. Механическа  прочность возрастает в 2 раза Содержание оксида алюмини  во всех образцах после обжига более 99%.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ получени  алюмооксидной, керамики путем смешени  оксида алюмини  с титаноорганической добавкой, сушки, формовани  и обжига, отличающийс  тем, что, с целью повышени  механической прочности и плотности керамики при снижении температуры обжига до 14000

   1500°С, при смешивании ввод т дополнительно цирконийорганическое соединение и воду при следующем соотношении компонентов , мас.%:

   Оксид алюмини 96,0-97,8

   Титаноорганическое соединение0,6-1,5

   Цирконийорганическое соединение0,6-1,5

   ВодаОстальное