способ изготовления заготовок керамических изделий

Формула изобретения

1. Способ изготовления заготовок керамических изделий, включающий смешение фосфатного связующего, оксида металла и наполнителя, нагревание полученной смеси, отличающийся тем, что в качестве фосфатного связующего используют смесь, состоящую из сухих порошков 30-80 мас.% дигидрофосфата натрия и 70-20 мас.% оксида цинка, к которой добавляют наполнитель в количестве 1-90 мас.% в смеси со связующим, полученную композицию смешивают, при необходимости хранят, по крайней мере, один месяц, затем формуют при температуре 60-105°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя выбирают электрокорунд.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя выбирают кварцевый песок.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя выбирают шихту муллитовой керамики.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области формования керамических изделий из материалов, содержащих низкотемпературные фосфатные связующие, и может быть использовано для изготовления заготовок композиционных керамических изделий, в том числе для радиоэлектроники.

Известен способ получения конструкционного материала на фосфатном связующем (патент РФ № 2015948, МПК 5 С04В 28/34, опубл. 1994.07.15), принятый за прототип, включающий смешение 48-52 мас.% фосфатного связующего (АХФС или АБФС) с 41-42 мас.% оксида алюминия и 6-11 мас.% оксида хрома или оксида магния, последующее совмещение 56-65 мас.% полученной композиции с 35 - 44 мас.% предварительно аппретированной 3-7%-ным раствором бакелитового лака в этиловом спирте или ацетоне стеклоткани или стеклополотна и отверждение при удельном давлении 0,1-0,45 МПа, нагревании до 130-145°С со скоростью подъема температуры 5-12 град/ч.

Недостатками описанного способа являются относительная сложность и многокомпонентность состава композиции, использование горючих и легковоспламеняющихся материалов, необходимость применения давления и невозможность хранения композиции для получения конструкционного материала.

Задачей изобретения является расширение арсенала средств аналогичного назначения для получения заготовок керамических изделий.

Поставленная задача решена за счет того, что в способе получения заготовок керамических изделий, также как в прототипе, смешивают фосфатное связующее, оксид металла и наполнитель, полученную смесь нагревают.

Согласно изобретению в качестве фосфатного связующего используют смесь, состоящую из сухих порошков 30-80 мас.% дигидрофосфата натрия и 70-20 мас.% оксида цинка, к которой добавляют наполнитель в количестве 1-90 мас.% в смеси со связующим. Полученную композицию смешивают. При необходимости хранят, по крайней мере, один месяц. Формуют при температуре 60-105°С.

В качестве наполнителя, например, могут быть выбраны электрокорунд, кварцевый песок, шихта муллитовой керамики, зола уноса и другие химически нейтральные порошки неорганических материалов.

Экспериментально установлено, что количественное содержание дигидрофосфата натрия в фосфатном связующем в интервале 30-80 мас.% обусловлено тем, что именно в этом интервале обеспечивается связность формованной заготовки керамического изделия.

Увеличение количества наполнителя вне зависимости от его типа свыше 90 мас.% в смеси со связующим также не обеспечивает связности формуемой заготовки.

Использование сухого порошка дигидрофосфата натрия вместо жидких типовых фосфатных связующих позволяет увеличить срок хранения готовой для употребления смеси в сухом виде в течение, по крайней мере, одного месяца.

В заявляемом способе используются свойства кристаллогидратов выделять связанную кристаллизационную воду при нагревании. Выделяющаяся при этом вода диссоциирует дигидрофосфат натрия, который в свою очередь реагирует с оксидом цинка, связывая всю полученную композицию.

Формование заготовок при температурах, меньших 60°С, невозможно, так как не происходит выделение кристаллизационной воды из дигидрофосфата натрия и, вследствие этого, не инициируется реакция, обеспечивающая связность заготовок керамических изделий. Формование заготовок при температуре свыше 105°С нецелесообразно ввиду необоснованного увеличения энергозатрат.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ является более простым и безопасным. Изготовленные с его помощью заготовки могут быть подвергнуты механической обработке для придания окончательной формы керамических изделий.

В таблице представлены результаты изготовления заготовок керамических изделий предложенным способом в зависимости от содержания дигидрофосфата натрия NaH₂PO₄*2H₂O и оксида цинка в связующем, количества наполнителя в смеси со связующим и температуры отверждения.

Способ изготовления заготовок керамических изделий заключается в следующем: смешивают сухие порошки дигидрофосфата натрия NaH₂PO₄ *2H₂O и оксида цинка с порошком наполнителя (например, электрокорунд) вращением смесительной емкости со смесью в течение 10 мин, например на вращательно-качающем стенде («пьяная бочка»). При необходимости полученную композицию хранят, по крайней мере, 1 месяц. Полученную композицию помещают в формообразующую оснастку и нагревают до температуры 60-105°С, затем разбирают оснастку и вынимают сформованную заготовку.