способ получения корундомуллитовой керамики sonalox-msc

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДОМУЛЛИТОВОЙ КЕРАМИКИ SONALOX-MSC, включающий приготовление шихты путем смешения порошков диоксида кремния и алюминийсодержащего компонента, формования заготовок и их последующего обжига в кислородсодержащей атмосфере, отличающийся тем, что в качестве алюминийсодержащего компонента используют нитрид алюминия при следующих количественных соотношениях, мас.%:

Диоксид кремния - 6,1 - 25,9

Нитрид алюминия - 74,1 - 93,9,

а обжиг осуществляют до прекращения изменений массы заготовок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения поликристаллических керамических материалов на основе двойных оксидов и может быть использовано в огнеупорной промышленности, металлургии, энергетике, химии, машиностроении, медицине, радио- и электротехнике.

Известно, что в системе муллит-корунд (3Al₂O₃ 2SiO₂ Al₂O₃) получают керамику корундомуллитового состава, которая содержит 70-95 мас. Al₂O₃ и отличается разнообразием свойств и характеристик в зависимости от состава исходной шихты и условий обработки. При этом получают керамику, используя двухстадийную (спековую) технологию [1]

Анализ источников информации показывает, что наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является способ получения керамики корундомуллитового состава, который предусматривает смешение порошков глинозема (Al₂O₃), кварцевого песка (SiO₂) и добавки (порошок эвтектики BaO-CaO-SiO₂) с последующим введением связки, формованием заготовок и их обжигом на воздухе при 1620 К в течение 2 ч. Этот способ принят нами за прототип [2]

Следует отметить, что корундомуллитовая керамика, полученная по этому способу, содержит 15-30 мас. стеклофазы, что не позволяет использовать ее при повышенных температурах.

Основной задачей изобретения является получение высокотемпературной керамики корундомуллитового состава с тонкозернистой структурой путем совмещения синтеза и спекания.

Решение поставленной задачи осуществляли путем приготовления шихты смешением порошков диоксида кремния и алюминийсодержащего компонента, формования заготовок и их обжига в кислородсодержащей атмосфере.

При этом согласно изобретению в качестве алюминийсодержащего компонента используют порошок нитрида алюминия при следующих количественных соотношениях, мас.

Диоксид кремния 6,1-25,9

Нитрид алюминия 74,1-93,9 а обжиг осуществляют до прекращения изменений массы заготовок.

Сущность предложенного способа заключается в том, что на первом этапе путем совместного помола готовят исходную шихту из порошков диоксида кремния (SiO₂) и нитрида алюминия (AlN); на втором этапе из полученной шихты готовят формовочную массу, формуют заготовки и обжигают их в кислородсодержащей атмосфере при парциальном давлении не ниже 10 Па (0,0001 атм и выше) при температурах 1670-1970 К до прекращения изменений массы заготовок.

После охлаждения получали спеченную керамику корундомуллитового состава, отличающуюся тонкозернистой структурой, округлой формой зерен с изометрическим габитусом. При этом имеет место увеличение съема готовой продукции на 18-23% при прочих равных условиях, поскольку в рамках предложенного способа из 100 кг шихты удается получить 118-123 кг корундомуллитовой керамики.

Важным моментом предложенного технического решения является тот факт, что в процессе окислительного обжига заготовок из диоксида кремния и нитрида алюминия в газовую атмосферу выделяется только азот, безвредный для человека и окружающей среды, что экологически весьма благоприятно.

Таким образом, технический результат достигается в изобретении за счет выбора состава исходной смеси, соотношения компонентов в ней и выбора условий термообработки.

При выходе за указанные пределы количественных соотношений компонентов или при нарушении других условий осуществления способа не удается решить основную задачу предложенного изобретения получить высокотемпературную тонкозернистую корундомуллитовую керамику с повышенным выходом.

Петрографический, рентгенофазный и ИК-спектральный анализы подтвердили, что в рамках предложенного способа действительно достигается поставленная в изобретении задача удается получить путем реакционного спекания тонкозернистую корундомуллитовую керамику.

П р и м е р 1. Смешивают 51,8 г диоксида кремния (SiO₂, ЧДА, ГОСТ 9428-73) и 148,2 г нитрида алюминия (AlN, Ч, ТУ 6-09-110-75) и путем совместного помола на планетарной мельнице готовят шихту, содержащую 25,9 мас. SiO₂ и 74,1 мас. AlN, в которую вводят 6 г парафина. Затем гранулированием получают пресс-порошок, из которого при 300 МПа формуют заготовки и обжигают их на воздухе при 1770 К до прекращения изменений массы этих заготовок. Путем реакционного спекания получают 236 г корундомуллитовой керамики, выход которой составил 118%

П р и м е р 2. Смешивают 12,2 г диоксида кремния (SiO₂, ОСЧ, ТУ6-09-4901-80) и 187,8 г нитрида алюминия (AlN, СВС, ТУ 88-20-40-82) и путем помола на планетарной мельнице готовят шихты, содержащую 6,1 мас. SiO₂ и 93,9 мас. ALN, в которую вводят 6 г каучука, и после гранулирования формуют заготовки под давлением 250 МПа. Заготовки сушат и обжигают на воздухе при 1870 К до прекращения изменений массы этих обжигаемых заготовок. После охлаждения получали 246 г корундомуллитовой керамики, выход которой составил 123%

Основные свойства и характеристики полученной керамики представлены в таблице в сравнении с характеристиками керамики по прототипу.

Анализ полученных результатов и данных, представленных в таблице, показывает, что поставленная в изобретении задача решена реакционным спеканием, получена высокотемпературная тонкозернистая корундомуллитовая керамика (SONALOX-MC).