Спосіб виготовлення sіc матеріалу

Реферат: Спосіб виготовлення SiC матеріалу включає змішування порошку наповнювача SiC, зволоження зв'язуючим, формування та спікання при зазначеній температурі. Порошок наповнювача використовують трьох фракцій, їх дозують і змішують, зволожують масу комбінованим зв'язуючим із ЕТС-40 та ссб із добавкою спиртового розчину борної кислоти, спікають при температурі 1350-1400 °C. UA 91167 U (54) СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ SіC МАТЕРІАЛУ UA 91167 U UA 91167 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель, що пропонується, належить до області кераміки, а саме до конструкційної кераміки на основі карбіду кремнію спеціального призначення. Близьким за технічною суттю та призначенням є спосіб виготовлення SiC кераміки, який включає [1] змішування порошку SiC із добавками зв'язуючого та пластифікаторів, формування заготовок і їх спікання при температурі 1650-1800 °С. Недоліком способу-аналогу є висока температура випалу. Найбільш близьким за технічною суттю та призначенням є спосіб виготовлення кераміки із SiC [2], який включає змішування порошку SiC із зв'язуючим, мікрокремнеземом та пластифікатором, які сприяють спіканню, тугоплавкого порошку, формування та спікання при зазначеній температурі. Цей спосіб виготовлення характеризується рівномірним розподілом пластифікуючих добавок, значним ущільненням маси при спіканні. Основним недоліком способу-прототипу є нерівномірний розподіл добавки мікрокремнезему в масі, висока температура випалу для одержання матеріалів з достатньою міцністю. Задача корисної моделі полягає в тому, щоб одержати пористий виріб із карбіду кремнію спеціальної структури з підвищеними показниками міцності. Поставлена задача вирішується тим, що в рішенні, що пропонується і включає змішування порошку наповнювача SiC, зволоження зв'язуючим, формування та спікання при зазначеній температурі, згідно з корисною моделлю порошок наповнювача використовують трьох фракцій, їх дозують і змішують, зволожують масу комбінованим зв'язуючим із ЕТС-40 та ссб із добавкою спиртового розчину борної кислоти, спікають при температурі 1350-1400 °С при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: порошок наповнювача SiC F400 основа F14 25-30 F800 8-10 ссб 4,5-6,0 ЕТС-40 1,0-3,0 борна кислота 0,1-0,5. Позитивний результат забезпечується тим, що використання наповнювача SiC указаних фракцій та комбінованого зв'язуючого на засаді ссб та ЕТС-40 і добавкою В2О3, з одного боку, не сприяє щільній укладці маси при пресуванні, з другого боку, наявність аморфного кремнезему та борної кислоти утворює при значно низьких температурах розчин, що інтенсифікує спікання каркасу із вказаних фракцій, забезпечуючи припікання частин порошку між собою і утворення порожнин у вигляді пор малого діаметра між ними, сполучених між собою. Все вищесказане дає можливість одержувати композит із інфраструктурою, яка забезпечує матеріалу високі показники міцності при високій пористості. Використання запропонованого способу виготовлення пористої SiC кераміки, що включає змішування порошку трьох фракцій SiC (F14, F400 та F800), зволоження зв'язуючим, формування та спікання при зазначеній температурі і відрізняється тим, що порошок наповнювача використовують трьох фракцій F14, F400, F800, їх дозують і змішують, зволожують масу комбінованим зв'язуючим із ЕТС-40 та ссб із добавкою спиртового розчину борної кислоти, спікають при температурі 1350-1400 °С при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: порошок наповнювача SiC F400 - основа, F14 - 25-30, F800 - 8-10, ссб - 4,56,0, ЕТС-40 - 0,3-1,0, борна кислота - 0,1-0,5, дозволяє одержати міцний пористий SiC матеріал завдяки створенню пористої матриці із вказаних фракцій порошку SiC із спеченими контактами між собою за рахунок розчину, який утворюється при значно низькій температурі, що інтенсифікує спікання і дозволяє одержувати достатньо міцний матеріал при температурах випалу не вище 1400 °С. Конкретні приклади способу виготовлення пористого матеріалу на основі порошку карбіду кремнію приведено в таблиці. 1 UA 91167 U Таблиця Спосіб виготовлення SiC матеріалу та його властивості Показники Позамежеві 1 Склад шихти, мас. %: SiC фр. 3-0 мм ВГЦ Пластифікатор Кремнезем F14 20 27 F400 58,9 56,5 F800 12 8 ссб 7 5 ЕТС-40 0,5 3 борна кислот 0,6 0,5 Властивості матеріалу: Пористість відкрита, % 54,6 55,0 Межа міцності на стиск, МПа 65 70 3 Щільність, г/см 1,84 1,82 Температура випалу, °С 1300 1400 5 10 15 20 2 3 Позамежеві Прототип 30 52,7 10 6 1 0,3 25 59,1 9 4,5 1,5 0,1 32 52,95 7 4 4 0,05 89 8 0,5 (зверх 100 %) 3 55,6 75 1,79 1350 55,4 72 1,81 1300 55,0 70 1,82 1400 17 70 н/д 1500 Згідно з даними таблиці найкращі властивості одержано при виготовленні матеріалу на основі карбіду кремнію за прикладом 2. Приклад 2. Спочатку порошок наповнювача SiC різних фракцій дозують F14 - 30 %, F400 52,7 %, F800 - 10 % і змішують, зволожують масу комбінованим зв'язуючим із 1 % ЕТС-40 та 6 % ссб із добавкою 0,3 % спиртового розчину борної кислоти, спікають матеріал при температурі 1350 °С, що дозволило одержати міцний пористий SiC (пористість 55,6 %, міцність 70 МПа) матеріал завдяки створенню заданої пористої структури матриці із вказаних фракцій порошку SiC. Це надає можливість рекомендувати розроблений спосіб виготовлення керамічного матеріалу для створення матеріалу із карбіду кремнію для виготовлення мембран спеціальних установок. Зазначений спосіб виготовлення пористого SiC матеріалу невідомий з джерел вітчизняної та іноземної інформації, встановлено авторами вперше, що свідчить про відповідність заявленого рішення критеріям новизни. В порівнянні з відомими аналогічними рішеннями запропонована корисна модель має такі переваги: - забезпечує одержання пористого матеріалу спеціальної структури; - забезпечує одержання міцного пористого матеріалу на основі порошку карбіда кремнію; Джерела інформації: 1. Кайнарский И.С., Дегтярева Є.В. Карборундовые огнеупоры. - М.: Металлургия, 1969. - С. 147. 7 2. Пат 22573361 РФ С04В 35/56, 2006, МПК С04 35/65. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб виготовлення SiC матеріалу, який включає змішування порошку наповнювача SiC, зволоження зв'язуючим, формування та спікання при зазначеній температурі, який відрізняється тим, що порошок наповнювача використовують трьох фракцій, їх дозують і змішують, зволожують масу комбінованим зв'язуючим із ЕТС-40 та ссб із добавкою спиртового розчину борної кислоти, спікають при температурі 1350-1400 °C при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: порошок наповнювача SiC F400 основа F14 25-30 F800 8-10 ссб 4,5-6,0 ЕТС-40 1,0-3,0 борна кислота 0,1-0,5. 2 UA 91167 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3