керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала
Классы МПК: | C04B35/10 на основе оксида алюминия C01G29/00 Соединения висмута |
Автор(ы): | Акинори Екояма[JP], Хитоси Накадзима[JP] |
Патентообладатель(и): | Асахи Касеи Когио Кабусики Кайся (JP) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-11-26 публикация патента:
09.08.1995 |
Керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала. Использование: в качестве деталей машин, функциональных узлов электронных систем, катализаторов, носителей катализаторов, датчиков, адсорбентов и т.п. Сущность изобретения: керамический материал имеет формулу
где 0,0001
x
0,10, M1 по крайней мере один из элементов, выбранный из: Si, P, B, Sb, Se, Te, Sn, Te, Sn, Zn, In, Cr, Nb, Se, J, Sr, Ba, Ca, Na, Li, Mg, Mn, W, Ti, Zr и редкоземельные металлы, M2 по крайней мере один из элементов, выбранный из: Fe, Ni, Co, Rh, Ru, Re, Cu, и Pb, 0
y
0,1, 0
y2
0,01. Металлокерамический композиционный материал включает порошок указанного выше керамического материала, и металлический компонент, в качестве которого используют алюминий или висмут. Указанный керамический материал получают путем быстрого охлаждения расплава, имеющего состав
с последующим окислением. 2 с. 4 з.п. ф-лы.
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041179/2041179t.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041179/2041179-2t.gif)
Формула изобретения
1. Керамический материал, включающий оксид алюминия и модифицирующие добавки, отличающийся тем, что он имеет общую формулу![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041179/2041179-3t.gif)
где 0,0001
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
M1 по крайней мере один из элементов, выбранный из ряда Si, P, B, Sb, Se, Te, Sn, Zn, In, Cr, Nb, Sc, I, Sr, Ba, Ca, Na, Li, Mg, Mn, W, Ti, Zr, Hf, Be и редкоземельные металлы;
M2 по крайней мере один из элементов, выбранный из ряда Fe, Ni, Co, Rh, Ru, Re, Cu, и Pb;
0
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
0
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
1,2
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041179/2041179-4t.gif)
где 0,0001
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
M1 по крайней мере один из элементов, выбранный из ряда Si, P, B, Sb, Se, Te, Sn, Zn, In, Cr, Nb, Sc, I, Sr, Ba, Ca, Na, Li, Mg, Mn, W, Ti, Zr, Hf, Be и редкоземельные металлы;
M2 по крайней мере один из элементов, выбранный из ряда Fe, Ni, Co, Rh, Ru, Re, Cu и Pb;
0
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
0
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
1,2
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
а в качестве металлического компонента используют алюминий или висмут. 4. Материал по п.3, отличающийся тем, что он представляет собой порошок с размером частиц 0,1 100,0 мкм. 5. Способ получения керамического материала на основе оксида алюминия путем быстрого охлаждения расплава и последующего окисления, отличающийся тем, что расплав имеет состав общей формулы
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041179/2041179-5t.gif)
где 0,0001
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
M1 по крайней мере один из элементов, выбранный из группы Si, P, B, Sb, Se, Te, Sn, Zn, In, Cr, Nb, Sc, I, Sr, Ba, Ca, Na, Li, Mg, Mn, W, Ti, Zr, Hf, Be и редкоземельные металлы;
M2 по крайней мере один из элементов, выбранный из группы Fe, Ni, Co, Rh, Ru, Re, Cu и Pb;
0
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
0
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение касается содержащего алюминий оксида, используемого в качестве материала для изготовления деталей машин, функциональных узлов электронных систем (таких как подложки электронных схем или пакеты программ), катализаторов носителей катализаторов, датчиков, адсорбентов, наполнителей хроматографических колонок; формованных изделий, получаемых путем формования содержащего алюминий оксида; изделий, получаемых путем термической обработки формованных заготовок; и способа получения содержащего алюминий оксида. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому керамическому материалу является керамический материал на основе глинозема, содержащий дополнительно, MgO 0,5-1; TiO2 0,1-0,3; SiO2 0,1-0,2; ZrO2 8-15 и частично стабилизированный J2O3 [1]Изделие из такого материала обычно получают путем ввода органического или неорганического связующего и формования полученной смеси. Такое изделие после формования подвергается высокотемпературной обработке при 1400оС и выше. С другой стороны, если порошок формуется без связующего, то необходимо, чтобы формование осуществлялось при высокой температуре, составляющий 1100оС и выше, или необходимо использовать такие устройства, как пресс горячего формования и др. Известен также способ получения тонкодисперсных порошков оксида алюминия путем распыления струи расплавленного алюминия воздухом с высокой скоростью и окисления частиц в пламени горелки [2]
Предлагаемый керамический материал на основе оксида алюминия, в составе которого содержатся следовые количества висмута, эффективен для получения формованного изделия при низкой температуре, и этот новый порошок может быть легко получен путем быстрого охлаждения расплава металлического алюминия, в который введены следовые количества металлического висмута для коагуляции этого расплава и последующего окисления продукта коагуляции. Предлагаемый материал имеет состав Al1-x-y1-y2BixM1y1M2y2Oz, (в котором х определяется как 0,0001
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
![керамический материал, металлокерамический композиционный материал и способ получения керамического материала, патент № 2041179](/images/patents/431/2041018/8773.gif)
П р и м е р 5. 11 г металлического алюминиевого порошка и 0,425 г металлического висмутового порошка смешиваются и быстро охлаждаются и коагулируются таким же образом, как и в примере 1. Полученный лентообразный продукт коагуляции выдерживается в атмосфере и в результате образуется порошок. Этот порошок имеет средний диаметр частицы 10 мк и имеет следующий состав: Al0,995Bi0,005O1,49 (атомное отношение). Хотя анализ методом дифракции рентгеновских лучей обнаружил присутствие небольшого количества кристаллов металлического висмута (0,0066), данный порошок в целом аморфен. П р и м е р 6. 11 г металлического алюминиевого порошка и 0,85 г металлического висмута смешиваются и быстро охлаждаются и коагулируются таким же образом, как и в примере 1. Полученный лентообразный продукт коагуляции выдерживается в атмосфере с образованием порошка. Этот порошок имеет средний диаметр частицы 10 мк и имеет следующий состав: Al0,999Bi0,01O1,49 (атомное отношение). Хотя исследование методом дифракции рентгеновских лучей обнаружило присутствие небольшого количества кристаллов металлического висмута (0,0066), в целом порошок аморфен. П р и м е р 7. 11 г металлического алюминиевого порошка и 0,2 г металлического висмутового порошка смешиваются и быстро охлаждаются и коагулируются таким же образом, как и в примере 1. Полученный лентообразный продукт коагуляции выдерживается в атмосфере с образованием порошка. Этот порошок имеет средний диаметр частицы 10 мк и имеет следующий состав: Al0,996Bi0,007O1,49. П р и м е р 8. 17,6 г металлического алюминиевого порошка и 4,94 г металлического висмутового порошка смешиваются и быстро охлаждаются и коагулируются таким же образом, как и в примере 1. Полученный лентообразный продукт коагуляции выдерживается в атмосфере в течение 3 ч, в результате чего образуется порошок. Этот порошок имеет средний диаметр частицы 8 мк и имеет следующий состав: Al0,965Bi0,035O1,48 (атомное отношение). Хотя анализ методом дифракции рентгеновских лучей обнаружил присутствие небольшого количества кристаллов металлического висмута (0,0133), этот порошок в целом аморфен. П р и м е р 9. 17,6 г металлического алюминиевого порошка и 0,1 г металлического висмутового порошка смешиваются и быстро охлаждаются и коагулируются таким же образом, как и в примере 1. При выдержке полученного лентообразного продукта коагуляции в атмосфере в течение ночи, лентообразные фрагменты частично превращаются в порошок. Лентообразная часть и порошкообразная часть смешиваются, и смесь анализируется. Смесь имеет следующий измеренный состав: Al0,9993Bi0,0007O1,35. П р и м е р 10. Содержащий алюминий оксидный порошок, полученный таким же образом, как и в примере 1, высушивается в вакууме и вводится в форму, имеющую полость диаметром 5 мм и длиной 50 мм (из мартенситностареющей стали) и порошок вакуумируется (2 х 10-3 мм рт.ст.) при комнатной температуре в течение 30 мин. Затем температура в форме повышается вплоть до 380оС в течение 30 мин, и она подвергается воздействию давления 900 МПа в течение 10 мин. Температура снижается до комнатной путем вакуумирования, и образующееся формованное изделие извлекается из формы. Это формованное изделие представляет собой диск диаметром 5 мм и толщиной 1,5 мм. Этот диск имеет твердость по Бикерсу, измеренную под нагрузкой 100 г 318 кгс/мм2. Его электросопротивление, измеренное согласно JIS К6911-1979 5.13, составляет 1,1 х x1012 Ом. см. Его теплопроводность составляет 0,25 кал/см.соС. П р и м е р 11. 11 г металлического алюминиевого порошка и 8,55 г металлического висмутового порошка смешиваются и быстро охлаждаются и коагулируются таким же образом, как и в примере 1. Полученный лентообразный продукт коагуляции выдерживается в атмосфере с образованием порошка. Этот порошок имеет средний диаметр частицы 10 мк и имеет следующий состав: Al0,9Bi0,1O1,48 (атомное отношение). Хотя анализ методом дифракции рентгеновских лучей обнаружил небольшое количество кристаллов металлического висмута (0,0133) в целом данный порошок аморфен. Этот порошок формуется с использованием того же устройства, что описано в примере 10, в тех же условиях, что описаны в примере 1. Формованное изделие имеет твердость 340 кгс/мм2. Его электросопротивление составляет 5,6 х 1010 Ом.см. П р и м е р 12. Порошки, полученные согласно примерам 2-9, формуются в том же формовочном устройстве, что описано в примере 10, при температуре 250-400оС под давлением 500-1000 МПа. Однако, перед использованием лентообразный продукт коагуляции, полученный в примере 9, измельчается в шаровой мельнице до тех пор, пока не получается средний диаметр частицы 10 мкм. Все полученные формованные изделия имеют твердость 300 кгс/мм2 и больше. П р и м е р 13. 220 г металлического алюминия и 6 г металлического висмута смешиваются друг с другом, и смесь вводится в кварцевый тигель (имеющий форсунку) и расплавляется с нагревом вплоть до температуры 1100оС посредством высокочастотного индукционного нагревателя в атмосфере азота. Полученный расплав вводится в форме струи через форсунку и атмосфере азота в течение 10 с. В то же самое время азот, содержащийся в баллоне (давление в баллоне 150 атм. ) вводится через периферическую форсунку 1,7 м3 (нормальн. т-ра, давл.), направляясь струей на струю расплава. Анализ образующегося порошка посредством сканирующего электронного микроскопа, обнаружил образование сфер (средним диаметром частицы 35 мк). При выдержке порошка в атмосфере в течение одного дня при т-ре 100оС получается тонкий порошок средним диаметром частицы 10 мк. Этот порошок, подвергнутый анализу методом дифракции рентгеновских лучей, обнаружил присутствие небольших количеств кристаллов металлического висмута (0,002) и металлического алюминия (0,018). Однако в целом этот тонкий порошок аморфен. Этот тонкий порошок имеет следующий состав: Al0,9965Bi0.0035O1,47 (атомное отношение). П р и м е р 14. Формованное изделие, полученное как описано в примере 8, прокаливается при температуре 1000оС в атмосфере, и прокаленное изделие анализируется на твердость по Викерсу и на электросопротивление согласно способам, описанным в примере 8. Твердость и электросопротивление составляют соответственно 900 кгс/мм2 и 1,5 х 1014 Ом.см. П р и м е р 15. Оксиды алюминия состава Al0,994Bi0,005M10,001Oz приготавливаются таким же образом, как описано в примере 1. В качестве М1 использованы Si, B, Sn и Mn. Полученные лентообразные продукты коагуляции выдерживаются в атмосфере в течение одного дня и в результате получается порошок. Измеренное значение Z составляет от 1,45 до 1,48. Эти порошки формуются в том же формовочном устройстве, что и в примере 10, в тех же условиях, что и в примере 10. Все полученные формованные изделия являются твердыми продуктами, твердость их составляет 300 кгс/мм2 или выше. П р и м е р 16. Оксиды алюминия состава Al0,994Bi0,004Si0,001M20,001 вводятся в форме струи таким же образом как и в примере 1. В качестве М2 используются Fe, Ni и Pb. Полученные лентообразные продукты коагуляции выдерживаются в атмосфере в течение одного дня и в результате получается порошок. Полученные порошки имеют следующий состав: Al0,994Bi0,004Si0,001M20,001Ox, где х составляет от 1,44 до 1,49. Эти порошки формуются в том же формовочном устройстве, что и в примере 10, в тех же условиях, что и в примере 10. Все полученные формованные изделия были твердыми изделиями; твердость их составляет 300 кгс/мм2 или выше.
Класс C04B35/10 на основе оксида алюминия
Класс C01G29/00 Соединения висмута