Склад для виготовлення корундової кераміки

Склад для виготовлення корундової кераміки з порошків глиноземовмісного компонента і цирконієвмісного компонента, який відрізняється тим, що як глиноземовмісні компоненти використовують глинозем з вмістом α-Аl2О3 не менше 99% і питомою поверхнею 7,5м 2/г та глинозем, модифікований 0,15-0,20% MgO, з вмістом α-Аl2О3 не менше 95% і питомою поверхнею 3,5-4м 2/г, a як цирконієвмісний компонент використовують суміш глинозему з вмістом α-Аl2О3 не менше 95% і наночасток ZrO2 розміром 50-800 нм у співвідношенні від 1:0,08 до 1:0,1 і загальною питомою поверхнею 3,5-4 м 2/г, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: глинозем з вмістом α-Аl2О3 не менше 99% і питомою поверхнею 7,5м 2/г 25-30 глинозем, модифікований 0,15-0,20 MgO, з вмістом α-Аl2О3 не менше 95% і питомою поверхнею 3,5-4 м 2/г 5-10 суміш глинозему з вмістом α-Аl2О3 не менше 95% і наночасток ZrO2 розміром 50-800нм у співвідношенні від 1:0,08 до 1:0,1 і загальною питомою поверхнею 3,5-4м 2/г 60-70. (19) UA (11) (21) a200613801 (22) 25.12.2006 (24) 10.12.2008 (46) 10.12.2008, Бюл.№ 23, 2008 р. (72) КРИВОРУЧКО ПАВЛО ПЕТРОВИЧ, UA, СВІТЛИЧНИЙ ЄВГЕНІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, UA, ДЕНИСЕНКО ОЛЕНА ОЛЕКСАНДРІВНА, U A (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ВОГНЕТРИВІВ ІМЕНІ А.С. БЕРЕЖНОГО", UA (56) UA 52775, C2, 15.01.2003 UA 2004010071, A, 15.07.2005 RU 2138461, C1, 27.09.1999 RU 2225448, C2, 27.02.2004 US 4285732, 25.08.1981 US 5686366, A, 11.11.1997 EP 0384489, B1, 29.08.1990 UA 78447, C2, 15.03.2007 UA 72274, C2, 15.02.2005 SU 652147, 15.03.1979 SU 1698226, A1, 15.12.1991 SU 1154245, A, 07.05.1985 US 5403795, 04.04.1995 Доррис Ван Гарселл, Л.М. Аксельрод. Низкоцементные огеупорные бетоны: и опыт применения. Металлургическая и горнорудная промышленность . –2001. - №1. С. 69 C2 2 84934 1 3 84934 тей: межа міцності при вигині 410МПа, коефіцієнт інтенсивності напруг К1с - 5,4МПа´м 1/2 і термостійкість D T-180°С. В основу винаходу поставлена задача створення складу для виготовлення кераміки, у якому як глиноземовмісні компоненти використовують глинозем з вмістом a -Аl2О3 не менше 99% і питомою поверхнею 7,5м 2/г та глинозем, модифікований 0,15-0,20% MgO, з вмістом a -Аl2О3 не менше 95% і питомою поверхнею 3,5-4м 2/г, а як цирконієвмісний компонент використовують суміш глинозему з вмістом a - Аl2О3 не менше 95% і наночасток ZrO2 розміром 50-800нм у співвідношенні від 1:0,08 до 1:0,1 і загальною питомою поверхнею 3,5-4м 2/г. Такий ск лад ши хти п ісля випа лу сприяє пі дви щенню мі цно сни х характеристик і термостійкості кераміки (межа міцності при вигині, коефіцієнт інтенсивності напруг К 1с , термостійкість) і дає можливість використовувати вироби на її основі в місцях, де вона зазнає впливу термічних і механічних навантажень (пірометрична кераміка, тиглі для плавки кольорових і чорних металів і різноманітного виду стекол, а також імплантати у реконструктивно - відбудовній хірургії кісткової тканини людини). Поставлена задача вирішується тим, що: Склад для виготовлення корундової кераміки з порошків глиноземовмісного компоненту і цирконієвмісного компоненту, який відрізняється тим, що як глиноземовмісні компоненти використовують глинозем з вмістом a -Аl2 О3 не менше 99% і питомою поверхнею 7 ,5м 2 /г та глинозем, моди фікований 0,15-0,20% MgO, з вмістом a -Аl2О3 не менше 95% і питомою поверхнею 3,5-4м 2/г, a як цирконієвмісний компонент використовують суміш глинозему з вмістом a -Аl2О3 не менше 95% і наночасток ZrO2 розміром 50-800нм у співвідношенні від 1:0 ,08 до 1:0 ,1 і за га льною пи томою повер хнею 3,5-4м 2 /г, при таком у співвідношенні компонентів, мас. %: глинозем з вмістом a-Аl2О3 не менше 99% і питомою поверхнею 7,5м 2/г 25,0-30,0% глинозем, модифікований 0,150,20 MgO, з вмістом a-Аl2О3 не менше 95% і питомою поверхнею 5,0-10,0% 3,5-4м 2/г суміш глинозему з вмістом a-Аl2О3 не менше 95% і наночасток ZrO2 розміром 50-800нм у співвідношенні від 1:0,08 до 1:0,1 і загальною питомою поверхнею 3,5-4м2/г 60,0-70,0%. Відмінною рисою винаходу є використання глинозему з вмістом a -Аl 2 О 3 н е м ен ше 9 9 % і п и том ою по вер хн е ю 7 ,5м 2 /г, гли н оз ем у, модифікованого 0,15-0,20% MgO з вмістом a -Аl2О3 не менше 95% та питомою поверхнею 3,5-4,0м 2/г та суміші глинозему з вмістом a -Аl2О3 не менше 95% і наночасток ZrO2 розміром 50-800нм у співвідношенні від 1:0,08 до 1:0,1 із загальною питомою поверхнею 3,5-4м 2/г. Позитивним ефектом такого складу шихти є те, що наявність у його складі глиноземовмісного ком 4 поненту у вигляді глиноземів, основною фазою яких є a -Аl2О3 (95-99%), з різним значенням величини питомої поверхні (7,5м 2/г і 3,5-4,0м 2/г) сприяє одержанню щільного сирцю, що знижує температур у спікання кераміки та її деформацію, а наявність цирконієвмісного компоненту у вигляді суміші глинозему з рівномірно розподіленим в ньому ZrO2 у вигляді наночасток розміром 50-800нм, у процесі випалу забезпечує створення напруженої і мікротрі щинува тої стр ук тури, характерної для трансформаційно-зміцненої кераміки. Глинозем з вмістом a -Аl 2О 3 не менше 99 і питомою повер хне ю 7,5м 2/г- це порошок термореактивного глинозему марки СТ 3000 SG (Super Ground), з вмістом a -Аl2О3 не менше 99% і питомою поверхнею 7,5м 2/г, який виготовляється німецькою фірмою ("Almatis") шляхом помелу глинозему марки СТ 3000 у великому млині з корундовою футерівкою протягом 24 годин до п и томо ї по вер хні . 6 ,5-8 ,5м 2 /г. [Отче т о рез уль та та х ком ан дир ова ния со тр удник о в ОАО "Ук рНИИ О имени А.С .Бережно го " на фирм у « Alcoa In dus trial C hemi cals Eu ro pe» , Ге рман ия , 1 7-21 ноя бря 1 999 г. Оп орн ая библиотека Украин ского инсти тута о гне упоро в имени А.С . Бе режного . Pe r. №8348, г. Харьков. Проспекты фирмы «Almatis page 02 of 08, 06 of 08, info @ almatis.com., www.almatis.com.]. Глинозем, модифікований 0,15-0,20% MgO, з вмістом a -Аl2О3 не менше 95% і питомою по вер хн ею 3,5 -4 ,0м 2 /г - це порошок глинозем у, який виготовляється на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ імені А.С.Бережного" [И.С.Кайнарский, Э.В.Дегтярева, И.Г.Орлова "Корундовые огнеупоры и керамика", М., "Металлургия", 1981, с.20-24]. Цирконієвмісний компонент - це суміш глинозему з вмістом a -Аl2О 3 не менше 95% і наночасток ZrO2 розміром 50-800нм у співвідношенні від 1:0,08 до 1 :0 ,1 і загальною питомою по вер хнею 3,5-4 ,0м 2 /г, який виго то вляють шляхом насичення сухого порошку глинозему водним розчином солі цирконію, суспензію сушать і піддають термічній обробці при температурі 1450-1550°С, а одержаний матеріал після охолодження подрібнюють до розміру часток менше 3мкм [згідно п. 72274 "Спосіб виготовлення матеріалу для конструкційної корундової кераміки з додатком діоксиду цирконію", автори: Криворучко П.П., Пьяних Н.Л., Денисенко О.О., Світличний Є.О.] Винахід ілюструється прикладами, наведеними в таблиці. У лабораторії і на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ імені А.С.Бе режно го " були ви го то влені зр азки кер аміки з а га даним вина хо дом і прототипом методом шлікерного лиття в гіпсові форми, із наступним сушінням сирцю і високотемпературним випалом. Вип робува ння на термо стійкі сть те хні чн ої ко р ундо во ї кер аміки проводилися за методикою РМИ 322-49-2002, розробленою ВАТ "УкрНДІВ імені А.С.Бережного" відповідно до Європейських стандартів: ENV 820-3:1993. "Удосконалена технічна кераміка. Монолітна кераміка. Термомеханічні власти 5 84934 6 нянні з прототипом ( К1с - 7,1 МПа ´м 1/2 проти 5,4МПа´м 1/2 у прототипу). При цьому вироби, виготовлені зі складу, що з ая вляєть ся , ха рак тер из ують ся пі дви щено ю те рмостійкі стю - біль шою критичною різницею температур між температурою нагрівання і температурою о холодж увальної води, при якому ві дбувалося зниження межі міцності при ви гині більш ніж на 30%, на 10-30°С у порівнянні із про тотипом (AT - 210°С проти 180°С - у прототип у). Те хні чне рішення , яке заявляється , намічається до впровадження на дослідному виробництві ВАТ "УкрНДІВ імені А.С.Бережного" у 2007 році. вості. Частина 3: Визначення термостійкості методом водяного охолодження;" ENV 843-1:1995. Удосконалена технічна кераміка. Монолітна кераміка. Механічні властивості при кімнатній температурі. Частина 1: Визначення межі міцності при вигині", а також Державним стандартом України ДСТУ 3716-98. Кераміка "Метод визначення межі міцності при вигині. Ан аліз дани х, на ве дени х у та бли ці , свідчи ть п ро те , що ке раміка , виготовлена з запропонованого складу, характеризується підвищеною межею міцності при вигині на 70-100Н/мм 2 у порівнянні з прототипом ( s вигину - 510Н/мм 2 проти 410Н/мм 2 - у прототипу), підви щеним коефіцієнтом інтенсивності напруг на 1,5-1,7 МПа ´м 1/2 у порів Таблиця Склади кераміки та її в ластивості. Найменування компонентів , показники в ластивостей Склад кераміки: 1. Глиноземовміс ний компонент : - глинозем марки СТ 16 SG з питомою поверхнею 8,6м 2/г - глинозем з вмістом a -Аl2Оз не менше 99% і питомою поверхнею 7,5м 2/г - глинозем, модифіков аний 0,15-0,20% MgO, з в містом a -Аl2О3 не менше 95% і питомою пов ерхнею 3,5-4,0м 2/г 2. Цирконієвмісний компонент: - моноклиний ZrO2 - суміш глинозему з вмістом a -Аl2О3 не менше 95% і наночасток ZrO2 розміром 50-800нм у співв ідношенні в ід 1:0,08 до 1:0,1 і з загальною питомою поверхнею 3,5-4,0м2/г Властивості кераміки: 1 s в игину - межа міцностіі при вигині, Н/мм2 2. К 1С - коефіцієнт інтенсивності напруг, МПа ´м 1/2 3. D Т - критична різниця температур між температурою нагрів ання і температурою охолоджувальної в оди, при якій в ідбувалося зниження межі міцності при в игині більш ніж на 30%, °С Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко Приклади №3 №4 №1 прототип №2 88,0 30,0 27,5 25,0 24,0 31,0 10,0 7,5 5,0 17,0 4,0 12,0 60 65 70 59 65 410 5,4 490 7,0 510 7,1 480 6,9 470 6,8 460 6,7 180 200 210 190 190 180 Підписне пропонований №5 Тираж 28 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 №6 позамежовий