Спосіб виготовлення корундової кераміки

1. Спосіб виготовлення корундової кераміки, який включає приготування суспензії з суміші порошків глиноземовмісного і цирконієвмісного компонентів, дистильованої води і дефлокулянта, фо C2 2 (19) 1 3 78447 В основу винаходу поставлено завдання створення способу виготовлення корундової кераміки, у якому перед приготуванням суспензії з суміші порошків глиноземвміщуючого і цирконійвміщуючого компонентів, глиноземвміщуючий компонент витримують у водному розчині, який містить дефлокулянт, протягом 2-х діб до встановлення рН 3-4,5, потім суспензію з суміші порошків глиноземвміщуючого і цирконійвміщуючого компонентів пропускають через сито, вироби формують методом шлікерного лиття у гіпсові форми, а випал здійснюють у окисному або нейтральному середовищі, причому як глиноземвміщуючий компонент використовують глинозем з вмістом a-Аl2О3 не менше 99% з питомою поверхнею не менше 7,5м 2/г, а як цирконійвміщуючий компонент використовують суміш глинозему з вмістом a-Аl2О3 не менше 95% і ZrО2 у вигляді наночасток з розміром 50-800нм у співвідношенні від 1:0,08 до 1:0,1 з питомою поверхнею 3,5-4м 2/г, що сприяє підвищенню міцносних характеристик і термічної стійкості кераміки (межа міцності при вигині, коефіцієнт інтенсивності напруги К1с , термічна стійкість) і дає можливість використання виробів на її основі у місцях, які підлягають впливу термічних і механічних навантажень (захисна і електроізоляційна кераміка для високотемпературних термоперетворювачів, тиглі для плавлення кольорових та чорних металів і різного виду скла, конструкційні елементи різних машин і установок, а також як імплантатів у реконструктивно-відновлювальній хірургії кісткової тканини людини). Поставлене завдання вирішується тим, що: 1. Спосіб виготовлення корундової кераміки, який включає приготування суспензії з суміші порошків глиноземвміщуючого і цирконійвміщуючого компонентів, дистильованої води і дефлокулянта, сушку суспензії з суміші порошків, пропускання висушеного порошку крізь сито, формування виробів і випал, у якому, згідно з винаходом, перед приготуванням суспензії з суміші порошків глиноземвміщуючого і цирконійвміщуючо го компонентів глиноземвміщуючий компонент витримують у водному розчині, який містить дефлокулянт, на протязі 2-х діб до встановлення рН 3-4,5, потім суспензію з суміші порошків глиноземвміщуючого і цирконійвміщуючого компонентів пропускають крізь сито, формують вироби за методом шлікерного лиття у гіпсові форми і випалюють в окисному або нейтральному середовищі. 2. Спосіб за п.1, у якому, згідно з винаходом, у якості глиноземвміщуючо го компонента використовують глинозем з вмістом a-Аl2О3 не менше 99% з питомою поверхнею не менше 7,5м 2/г. 3. Спосіб за п.1, у якому, згідно з винаходом, у якості цирконійвміщуючого компоненту використовують суміш глинозему з вмістом a-Аl2О3 не менше 95% і ZrO2 у вигляді наночасток розміром 50 4 800нм у співвідношенні від 1:0,08 до 1:0,1 з питомою поверхнею 3,5-4м 2/г. Також відмінною особливістю є використання для приготування суспензії бімодальної суміші двох дрібнодисперсних глиноземів в a-формі з різними питомими поверхнями (глиноземвміщуючого активного до спікання компоненту з питомою поверхнею 7,5м 2/г і цирконійвміщуючого компоненту з питомою поверхнею 3,5-4м 2/г і наночастками ZrO2 розміром 50-800нм), що дозволяє одержати сирець високої щільності, що сприяє у процесі випалу спіканню відливки до нульової відкритої пористості і утворенню напруженої мікротріщинуватої стр уктури. Застосування для формування метода шлікерного лиття у гіпсові форми дає змогу виготовляти вироби різної конфігурації (тиглі, стрижні, чохли, труби, плити і ін.), у тому числі тонкостінні порожнисті вироби з товщиною стінки до 1мм. Передбачуваний винахід ілюструється прикладами, наведеними у таблиці. В лабораторії і на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ імені А.С.Бережного" були виготовлені зразки кераміки за передбачуваним винаходом і прототипом. Випробування на термостійкість технічної корундової кераміки проводили за методикою, розробленою ВАТ "УкрНДІВ імені А.С.Бережного", РМИ 322-49-2002 у відповідності з Європейськими стандартами: ENV 820-3:1993. Вдосконалена технічна кераміка. Монолитна кераміка. Термомеханічні властивості. Частина 3: Визначення термостійкості за методом водяного охолодження. ENV 843-1:1995. Вдосконалена технічна кераміка. Монолитна кераміка. Механічні властивості при кімнатній температурі. Частина 1: Визначення міцності при вигині; а також Державним стандартом України ДСТУ 371698. Кераміка. Метод визначення межі міцності при вигині. Аналіз даних, наведених в таблиці, свідчить про те, що кераміка, виготовлена пропонованим способом, у порівнянні з прототипом, характеризується більшою межею міцності при вигині: на 6090Н/мм 2 вище, ніж у прототипі (у вигину 500Н/мм 2 проти 410Н/мм 2 у прототипі), коефіцієнт інтенсивності напруги ви ще на 1,4-1,6Мпа (К1с 7,0 МПа ´ м 1/2 проти 5,4МПа ´ м 1/2 у прототипі). При цьому вироби, виготовлені пропонованим способом, характеризуються більшою критичною різницею температур між температурою нагріву і температурою охолоджувальної води, при якій відбувалося зниження межі міцності при вигині більш ніж на 30%, на 10-30°С (DТ - 210°С проти 180°С у прототипа). Технічне рішення, що заявляється, намічається до впровадження на Дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ імені А.С. Бережного" у 2005 році. 5 78447 6 Таблиця Спосіб виготовлення корундової кераміки з додатком ZrO2 і її властивості Приклади за за пропопрототинованим пом способом Найменування показників Спосіб виготовлення виробів: 1. Витримування глиноземвміщуючо го компонента у водному розчині, який містить дефлокулянт, протягом 2-х діб до встановлення рН 3-4,5 2. Приготування суспензії з суміші порошків глиноземвміщуючого (глинозем марки А-16 SG з питомою поверхнею 8,6м 2/г) і цирконійвміщуючого (моноклинний ZrO2 ) компонентів, дистильованої води і дефлокулянта. 3. Приготування суспензії з порошків глиноземвміщуючого компоненту (глинозем з вмістом a-Аl2О3 не менше 99% з питомою поверхнею не менше 7,5м 2/г), витриманого у водному розчині, який містить дефлокулянт, протягом 2-х діб до встановлення рН 3-4,5 і цирконійвміщуючого компоненту (суміш глинозему з вмістом aАl2О 3 не менше 95% і ZrO2 у вигляді наночасток розміром 50-800нм у співвідношенні від 1:0,08 до 1:0,1 з питомою поверхнею 3,5-4м 2/г). 4. Сушка суспензії з суміші порошків 5. Пропускання висушеного порошку крізь сито 6. Пропускання суспензії крізь сито 7.Формування виробів: - методом гідростатичного пресування - методом шлікерного лиття 8. Випал виробів: - в окисному чи нейтральному середовищі Властивості кераміки: 1. sвиг ину - межа міцності при вигині, Н/мм 2 2. К1с - коефіцієнт інтенсивності напруги, МПа´м 1/2 3. DТ - критична різниця температур між температурою нагріву і температурою охолоджувальної води, при якій відбувалося зниження межі міцності при вигині більш ніж на 30%, °С Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова Підписне + + + + + + + + + 410 5,4 500 7,0 180 210 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601