RU2150442C1

RU2150442C1 - Ceramic compound

Info

Publication number: RU2150442C1
Application number: RU98116525A
Authority: RU
Inventors: А.И. Соловьев; Н.В. Дедов; Е.Н. Малый; В.М. Кондаков; А.Г. Мельников; Т.Ю. Саблина; Н.Л. Савченко; С.Н. Кульков
Original assignee: Сибирский химический комбинат
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2000-06-10

Abstract

FIELD: industrial ceramic and refractory materials, more particularly manufacture of products used in electrical engineering, chemical and metallurgical industries. SUBSTANCE: alumina based ceramic compound comprises as modifying additive, plasmochemically prepared aluminium oxide, ratio of components is as follows, wt. %: alumina, 70.0-97.0; and plasmochemically prepared aluminium oxide, 3.0-30.0. EFFECT: higher bending strength of materials prepared from the ceramic compound. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области технической керамики и огнеупоров и может быть использовано для изготовления изделий, применяемых в электротехнике, машиностроении, химической и металлургической отраслях промышленности и других отраслях. The invention relates to the field of technical ceramics and refractories and can be used for the manufacture of products used in electrical engineering, mechanical engineering, chemical and metallurgical industries and other industries.

Известно применение промышленного порошка оксида алюминия (глинозема) для изготовления керамических изделий [а. с. СССР N 1768559, МПК C 04 B 35/00, 35/10]. It is known to use industrial powder of aluminum oxide (alumina) for the manufacture of ceramic products [a. with. USSR N 1768559, IPC C 04 B 35/00, 35/10].

Недостатком керамических изделий из глинозема является их пониженная прочность при изгибе (405 - 420 МПа), обусловленная крупнозернистостью исходного сырья - глинозема, который на 85 мас.% состоит из частиц размером до 5 мкм [ГОСТ 6912.1-93. Глинозем. Технические условия]. The disadvantage of ceramic products from alumina is their reduced bending strength (405 - 420 MPa), due to the coarse-grained feedstock - alumina, which by 85 wt.% Consists of particles up to 5 microns in size [GOST 6912.1-93. Alumina. Specifications].

Ближайшим аналогом, принятым за прототип, является керамическая масса на основе глинозема, содержащая в качестве модифицирующей добавки ультрадисперсный порошок (УПД) оксида алюминия, полученный плазмохимическим методом [Ляди М.Б., Лукин Е.С. Корундовая керамика на основе оксида алюминия, полученного плазмохимическим методом. Стекло и керамика, 1998, N 2 с. 27 - 28]. The closest analogue adopted for the prototype is an alumina-based ceramic mass containing, as a modifying additive, ultrafine aluminum oxide powder (UPD) obtained by the plasma-chemical method [Lyadi MB, Lukin ES Corundum ceramics based on alumina obtained by the plasma-chemical method. Glass and Ceramics, 1998, N 2 p. 27 - 28].

Недостатком прототипа является, как и в аналоге, пониженная прочность при изгибе. The disadvantage of the prototype is, as in the analogue, reduced bending strength.

Задачей заявленного технического решения является повышение прочностных характеристик керамических изделий. The objective of the claimed technical solution is to increase the strength characteristics of ceramic products.

Поставленная задача решается тем, что керамическая масса на основе глинозема с модифицирующей добавкой, содержащей оксид алюминия, полученный плазмохимическим методом, содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%:
глинозем - 70,0 - 97,0;
плазмохимически полученный оксид алюминия - 3,0 - 30,0
Смешивание промышленного глинозема с плазмохимически полученным ультрадисперсным порошком (УПД) оксида алюминия, обладающий высокой поверхностной энергией, обеспечивает активацию последующего процесса спекания керамики, из-за чего повышается ее плотность, улучшаются прочностные характеристики.The problem is solved in that the ceramic mass based on alumina with a modifying additive containing alumina obtained by the plasma-chemical method, contains these components in the following ratio, wt.%:
alumina - 70.0 - 97.0;
plasma-chemically obtained aluminum oxide - 3.0 - 30.0
Mixing industrial alumina with a plasma-chemically obtained ultrafine aluminum oxide powder (UPD), which has high surface energy, activates the subsequent sintering process of the ceramic, which increases its density and improves its strength characteristics.

Введение плазмохимически полученного оксида алюминия в стандартный глинозем до содержания его в смеси менее 3% приводит к ухудшению прочностных характеристик получаемой из такой смеси керамики из-за недозаполнения частицами УДП оксида алюминия пустот между крупными зернами глинозема. The introduction of plasma-chemically obtained alumina into standard alumina to a content of less than 3% in the mixture leads to a deterioration in the strength characteristics of ceramics obtained from such a mixture due to underfilling of particles of UDP aluminum oxide voids between large grains of alumina.

Введение плазмохимически полученного оксида алюминия в стандартный глинозем до его содержания в смеси выше 30% ведет к ухудшению прочностных характеристик получаемой керамики. The introduction of plasma-chemically obtained alumina into standard alumina to its content in the mixture above 30% leads to a deterioration in the strength characteristics of the resulting ceramics.

Используемый в заявленном способе плазмохимически полученный оксид алюминия производят на плазмохимической установке, в которой воздушный поток нагревают в высокочастотном индукционном электрическом разряде. Горячий воздушный поток подают в реакционную камеру, в которую через диспергирующие устройства вводят распыленный водный раствор нитрата алюминия. Из капель, получивших тепло горячего воздушного потока, испаряется вода, а сухой остаток разлагается до оксида алюминия с размером частиц 0,2 - 0,6 мкм. Оксид алюминия выделяют из пылепарогазовой смеси в вихревых пылеуловителях. The plasma-chemically obtained alumina used in the inventive method is produced in a plasma-chemical plant in which the air flow is heated in a high-frequency induction electric discharge. Hot air flow is fed into the reaction chamber, into which a dispersed aqueous solution of aluminum nitrate is introduced through dispersing devices. From the droplets that have received the heat of the hot air stream, water evaporates, and the dry residue decomposes to alumina with a particle size of 0.2 - 0.6 microns. Alumina is isolated from a dust-gas mixture in a vortex dust collector.

При реализации заявляемого способа оксид алюминия, получаемый плазмохимическим способом, добавляли в заданном для каждого конкретного примера соотношении к порошку стандартного глинозема марки ГК, ГОСТ-6912.1.-93, в этом глиноземе было не менее 85% монозерен до 5 мкм. Порошки смешивали в течение 64 часов. Из смеси на гидравлическом прессе прессовали заготовки образцов для прочностных испытаний. Заготовки спекали в вакуумной печи типа СВЧ с вольфрамовыми нагревателями при остаточном давлении 30 - 40 Па и температуре 1500^oC в течение 4 часов.When implementing the proposed method, alumina obtained by the plasma-chemical method was added in the ratio specified for each specific example to the powder of standard alumina grade GK, GOST-6912.1.-93, in this alumina there were at least 85% mono-grains up to 5 μm. The powders were mixed for 64 hours. Samples blanks for strength tests were pressed from a mixture on a hydraulic press. The billets were sintered in a microwave oven with a tungsten heater at a residual pressure of 30-40 Pa and a temperature of 1500 ^o C for 4 hours.

Прочностные характеристики образцов керамики, изготовленных из смесей стандартного глинозема и плазмохимически полученного оксида алюминия, приведены в прилагаемой таблице. The strength characteristics of ceramic samples made from mixtures of standard alumina and plasma-chemically obtained alumina are shown in the attached table.

Из сопоставления примеров 2 - 6 с примерами 1, 7 видно, что керамический материал, получаемый из керамических масс на основе промышленного глинозема, содержащих плазмохимически полученный оксид алюминия в количестве 3,0 - 30,0 мас. %, имеет более высокую прочность при изгибе, чем материалы, полученные только из промышленного глинозема или керамических масс на его основе с отклонениями по содержанию плазмохимически полученного оксида алюминия от заявляемых пределов. A comparison of examples 2 to 6 with examples 1, 7 shows that the ceramic material obtained from ceramic materials based on industrial alumina containing plasma-chemically obtained aluminum oxide in an amount of 3.0 - 30.0 wt. %, has a higher bending strength than materials obtained only from industrial alumina or ceramic masses based on it with deviations in the content of plasma-chemically obtained aluminum oxide from the claimed limits.

Claims

Alumina-based ceramic mass with a modifying additive containing alumina obtained by the plasma-chemical method, characterized in that it contains these components in the following ratio, wt.%:
Alumina - 70.0 - 97.0
Plasma-chemically obtained alumina - 3.0 - 30.0 °