Спосіб виготовлення матеріалу для конструкційної корундової кераміки з додатком діоксиду цирконію

Винахід відноситься до вогнетривкої промисловості і може бути використаний для виготовлення матеріалу та виробів з нього, які мають високу міцність та ударну в'язкість, у тому числі платівки, ролики, валки, футеровки млинів, мелючих тіл і біокераміки. Відомий спосіб виготовлення кераміки із гомогенних сумішей тонко-дисперсних порошків оксиду Аl2О3 і ZrO2, одержаних спільним осаджуванням гідролізату вторинного бутоксиду Аl і пропоксиду Zr (Bach J.P. a.a. Elaboration et caracterisation de ciramiques composite Аl2О3 - ZrO2 a partis d'alcocolates.// Rev. Int. haietes temp.et rextract. 1987-1988-24, №4. с.211-217.) He дивлячись на те, що щільність матеріалу збільшується при збільшенні вмісту ZrO2 у суміші, цей спосіб непридатний для масового виробництва. Недоліком цього способу є використання токсичних елементів. Найбільш близьким за технічною суттю та досягнутим результатом є спосіб виготовлення кераміки, який полягає у приготуванні суспензії із суміші порошку глиноземвмісного компонента та цирконієвмісного компонента, сушки суспензії, формування і випалу виробів (Jiang-Tsiar Lin, Hong-Jang Lu. Grain growth inhibition and mechanical property enhancement by adding ZrO2 to Аl2О3 Matrix. Ceram. Int,1988, v.14, c.251-258). В основі цього методу знаходиться спосіб одержання суспензії з суміші порошків глиноземовмісного компонента і цирконіевмісного компонента шляхом мокрого сумісного змішування їх у вібромлині. Такий спосіб змішування компонентів не забезпечує високого ступеня рівномірності розподілення компонентів і тому вироби, одержані за даним способом, мають недостатньо високу міцність при вигині - 410МПа і мають низький показник ударної в’язкості - менше 4,5кДж/м2. В основу винаходу поставлена задача створення способу виготовлення матеріалу для конструкційної цирконієвмісної корундової кераміки, у якому приготування суспензії глиноземовмісного та цирконібвмісного компонентів відбувається шляхом насичення сухого порошку глиноземовмісного компонента водним розчином солі цирконію, термічна обробка суспензії при температурі 1450-1550°С та подрібнення отриманого матеріалу до розміру часток менше 3мкм забезпечують збільшення міцності при вигині і підвищення ударної в'язкості, що у свою чергу підвищує надійність конструкційної кераміки. Поставлена задача вирішується тим, що: 1. Спосіб виготовлення матеріалу для конструкційної цирконієвмісної корундової кераміки, який містить приготування суспензії із суміші порошків глиноземовмісного компоненту та цирконовмісного компонента, сушку суспензії і випал, згідно з винаходом, приготування суспензії глиноземовмісного компонента та цирконовмісного компонента відбувається шляхом насичення сухого порошку глинозему водним розчином солі цирконію, приготовану суспензію сушать та піддають термічній обробці при температурі 1450-1550°С, а одержаний матеріал після охолодження подрібнюють до розміру часток менше 3мкм. Як водорозчинну сіль цирконію використовують оксихлорид цирконію. Відзнакою винаходу є змішування глинозему з оксихлоридом цирконію, водний розчин якого являє собою колоїд з частками менше 0,001мкм, який добре змочує поверхню часток глинозему, що дозволяє одержати гомогенну суміш у вигляді суспензії. Термічна обробка суспензії при температурі 1450-1550°С призводить до розкладу розчинної солі з утворенням мікрочасток діоксиду цирконію. Таблиця Спосіб виготовлення і властивості кераміки Характеристика Приклади Прототип Технологичні параметри 1. Приготування суспензії із суміші Аl2О3 і ZrO2 2. Приготування суспензії із сухого порошку глиноземовмісного компонента (глинозему) і водного розчину солі цирконію (оксихлориду цирконію) 3. Сушка суспензії 4. Термічна обробка суспензії 5. Подрібнення матеріалу до розміру часток менше 3мкм. 6. Формування виробів 7. Випал виробів Ударна в'язкість, кДж/м2 Межа міцності при вигині, МПа Пропоновані Позамежові + + + + + + + + + + 4,5 410 + + + + 1450 1500 1550 1420 + + + + + + + + + + + + 7,7 7,8 7,8 5,0 470 460 455 400 + 1570 + + + 5,5 370 Подрібнення одержаного матеріалу після термічної обробки до розміру часток менше 3мкм забезпечує утворення корундової матриці з рівномірновпровадженими в неї частками ZrO2 у тетрагональній та моноклінній фазі, що є характерним для трансформаційно зміцненої структури, яка забезпечує значне підвищення показників границі міцності при вигині та уданої в'язкості конструкційної корундової кераміки з додатком ZrO2. У лабораторії і на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ імені А.С. Бережного" були виготовлені зразки і вироби за способом виготовлення конструкційної цирконієвмісної корундової кераміки і за прототипом таким чином: насичення сухого порошку глиноземоводним розчином оксихлориду цирконію (з розрахунку вмісту в глиноземі 5-15ваг.% ZrO2) здійснюють в Z-образному змішувачі: готується водний розчин оксихлориду цирконію з вмістом води, достатньої для одержання суспензії з вологістю, яка забезпечує її гомогенне змішування і транспортування до сушки і на термообробку у муфель. Приготовану суспензію висушують, термообробляють при температурі 1450-1550°С, отриманий матеріал подрібнюють до розміру часток