×
20.03.2019
219.016.e70e

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА С РЕГУЛИРУЕМОЙ ПЛОТНОСТЬЮ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002365563
Дата охранного документа
27.08.2009
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологии получения неорганических волокнистых и керамических материалов на основе кварцевого стекла с регулируемой плотностью, пористостью, диэлектрической проницаемостью и других свойств. Техническим результатом изобретения является разработка способа получения неорганических материалов на основе кварцевого стекла с регулируемой плотностью в пределах от 1,2 до 2,0 г/см с применением наиболее простого в керамической технологии метода водного шликерного литья. Способ получения неорганического материала на основе кварцевого стекла с регулируемой плотностью за счет изменения концентрации твердой фазы в водной суспензии кварцевого стекла включает диспергацию, измельчение и мокрый помол в шаровой мельнице волокнистого сырья до размера частиц 0,1-500 мкм. Ведение в водоволокнистую суспензию водного шликера кварцевого стекла аналогичного зернового состава до получения плотности 1,50-1,87 г/см, при этом содержание волокна в суспензии составляет от 5 до 95 вес.%. Затем осуществляют формование изделий методом водного шликерного литья, их сушку и обжиг. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии получения неорганических волокнистых и керамических материалов на основе кварцевого стекла и может быть использовано для изготовления плоских и фасонных изделий теплотехнического, электротехнического, радиотехнического назначения с заданной и регулируемой плотностью, пористостью, диэлектрической проницаемостью и других свойств.

Для получения неорганических материалов с существенно отличающейся плотностью используют обычно несколько способов получения: горячее прессование, шликерное литье, полусухое прессование, пенометод и др. Реализация каждого из них сопряжена с созданием специфического, иногда достаточно сложного технологического оборудования и оснастки, что значительно усложняет организацию производства материалов и изделий с широким диапазоном плотности (пористости) и др. свойств. Большое значение представляют технологические решения, обеспечивающие получение материалов с широким диапазоном свойств по одной технологии производства.

Известен способ получения таких материалов на основе кварцевого стекла, согласно которому регулирование плотности осуществляется за счет изменения соотношения волокнистой и порошкообразной составляющей в формовочной массе (Ф.Я.Бородай. Керамические материалы на основе аморфного оксида кремния. «Стекло и керамика», с.24-26, 1992 г., №4). Материалы и изделия формуют методом полусухого прессования из формовочных масс, содержащих смесь порошка и измельченного волокна кварцевого стекла.

Недостатком способа является значительная неоднородность получаемых материалов, что связано с трудностью перемешивания волокнистой и порошкообразной составляющей в сухом и полусухом состоянии. Кроме того, проведение технологических операций с сухим порошком и измельченным волокном на основе SiО2 может вызвать повышенную запыленность и профзаболевания обслуживающего производство персонала.

Наиболее близким способом получения неорганического материала на основе кварцевого стекла, обеспечивающего получение материалов с широким диапазоном свойств (плотность от 0,2 до 1,1 г/см3), является способ, включающий диспергацию и измельчение волокна, приготовление водоволокнистой формовочной массы, прессование заготовок в перфорированных формах с одновременным отводом воды, сушку и обжиг, при этом измельчение волокна и приготовление формовочной массы осуществляют путем мокрого помола волокна в шаровой мельнице при концентрации волокна 20-60 вес.% до получения полидисперсных частиц с размером 0,1-500 мкм, а регулирование плотности и свойств материала осуществляют изменением концентрации волокна в формовочной массе по зависимости ρ=1,5 с0,7, где ρ - плотность материала, с - концентрация волокна в формовочной массе (патент РФ №2213074, кл. С04В 35/80, 35/14. Способ получения неорганического волокнистого материала. Бюл. №27, сентябрь 2003 г.).

Достоинством способа является то, что изменением одного технологического параметра - концентрации твердой фазы в формовочной массе (плотности суспензии) - осуществляется регулирование свойств материала в широких пределах.

Недостатком является ограниченность способа низкоконцентрированными суспензиями и сложность получения более плотных материалов. Кроме того, способ не позволяет получать материалы и изделия наиболее простым и доступным методом формования - водным шликерным литьем в гипсовых формах.

Целью настоящего изобретения является расширение возможности регулирования плотности и свойств материала путем изменения концентрации твердой фазы в формовочной массе, упрощение способа получения неорганического материала на основе кварцевого стекла с регулируемой плотностью за счет перевода технологии производства материала и изделий из него на водное шликерное литье в гипсовых формах.

Поставленная цель достигается тем, что предложен способ получения неорганического материала на основе кварцевого стекла с регулируемой плотностью за счет изменения концентрации твердой фазы в водной суспензии кварцевого стекла, включающий диспергацию, измельчение и мокрый помол в шаровой мельнице волокнистого сырья до размера частиц 0,1-500 мкм, формование, сушку и обжиг изделий, отличающийся тем, что регулирование плотности и свойств материала осуществляется путем ведения в водоволокнистую суспензию водного шликера кварцевого стекла аналогичного зернового состава до получения плотности 1,50-1,85 г/см3 и дополнительное регулирование плотности материала - изменением содержания волокнистой и порошкообразной составляющей в пропорциях от 5 до 95% вес, а формование изделий осуществляют методом водного шликерного литья.

Изменение плотности и упрочнение материалов достигается также за счет введения в формовочную массу борсодержащей добавки, например порошка BN, SiB4, В2,

ВРО4 в количестве 0,5-1,5 вес.% к твердой фазе.

Экспериментально установлено, что достаточно однородные и прочные отливки и материалы на основе кварцевого стекла по керамической технологии методом водного шликерного литья можно получать из комбинированных шликеро-волокнистых суспензий, если их плотность не ниже 1,50 г/см3. При этом чем ниже плотность суспензии (шликера), тем больше количество волокнистой компоненты она должна содержать, так как частицы тонкого волокна (средний диаметр волокна типа ТКВ составляет 0,7-2,1 мкм) повышают седиментационную устойчивость низкоконцентрированных суспензий. Для шликеров с плотностью более 1,80 г/см3 волокнистой составляющей достаточно 5-10 вес.%, а при плотности более 1,87 вес.% водные суспензии кварцевого стекла являются достаточно седиментационно устойчивыми и без введения волокнистого материала.

Другими важными свойствами волокнистой составляющей водного шликера кварцевого стекла при решении поставленной задачи является разрыхление структуры отливки и спеченного материала, уменьшение плотности материала, даже если он получен из суспензий с большой плотностью. Это позволяет производить дополнительное регулирование плотности материала за счет изменения содержания волокна в формовочной массе в широких пределах - от 5 до 95 вес.%.

В связи с тем, что пористые отливки из шликеро-волокнистых формовочных масс спекаются хуже плотных керамических, с целью активации процесса спекания, повышения прочностных свойств материала и одновременно изменения (увеличения) плотности материала, в формовочную массу вводят 0,5-1,5 вес.% борсодержащей добавки, например порошка BN, SiB4, В2, ВРО4. Выбранный активатор спекания, его количество не изменяет реологических свойств суспензий, обеспечивает хорошее спекание материала при сравнительно низких температурах (1220-1250°С), что не вызывает кристаллизации кварцевого стекла при обжиге и не ухудшает основных свойств керамических материалов.

Предложенный способ получения неорганических материалов на основе кварцевого стекла с регулируемой плотностью включает следующие технологические операции:

- получение водной суспензии кварцевого стекловолокна путем помола предварительно диспергированного и брикетированного волокна в шаровой мельнице алундовыми или кварцевыми мелющими телами в дистиллированной воде при соотношении - волокно: мелющие тела: вода по весу 1,0:1,3-1,5:0,7-1,0;

- получение водного шликера кварцевого стекла с плотностью 1,87-1,90 г/см3 путем мокрого помола боя кварцевого стекла в шаровой мельнице по известной технологии;

- процеживание водной суспензии кварцевого волокна и шликера кварцевого стекла через сетку 0,5 мм с целью отделения крупных частей;

- смешение и перемешивание суспензий в заданной пропорции в шаровой мельнице без дополнительного помола (малое количество шаров) и получение комбинированного шликера с плотностью от 1,50 до 1,85 г/см3 (при необходимости в этой операции в шаровую мельницу вводится активатор спекания в виде порошков BN, SiB4, В2, ВРО4 в количестве 0,5-1,5 вес.% к твердой фазе);

- формование заготовок и изделий методом шликерного литья в гипсовых формах;

- подвялка, сушка, затем обжиг изделий в электрических печах при максимальной температуре 1220-1250°С в течение 1-3 часов.

Пример выполнения способа

Супертонкое кварцевое волокно СКВ ТУ6-11-16-191-81 или тонкое кварцевое волокно ТКВ ТУ6-48-5786902-78-91 диспергировали в дистиллированной воде в миксере при скорости вращения пропеллера 2600 об/мин, отжимали и брикетировали в перфорированной кассете. Затем волокно загружали в шаровую мельницу при соотношении волокно: кварцевые мелющие тела: дистиллированная вода, равном 1,0:1,5:1,0, и производили помол в течение 0,5-3,0 часа до получения частиц с размером 0,1-500 мкм. Окончание помола контролировали свободным прохождением суспензии через сетку с ячейкой 1,0 мм. В дальнейшем суспензию процеживали через сетку 0,5 мм. Ускорение помола стекловолокна достигалось порционным введением волокна в мельницу (2-4 раза). Концентрация твердой фазы в суспензии составляла 50-60 вес.%, плотность 1,38-1,50 г/см3.

В связи с тем, что суспензии с такой плотностью не дают качественных отливок методом шликерного литья, в них вводили водный шликер кварцевого стекла с плотностью 1,87-1,90 г/см3, зерновым составом: частиц до 5 мкм 20-25%, частиц 63-500 мкм 4-10%, остальное - частицы с размером 5-63 мкм. Для усиления спекания в мельницу вводили предварительно перемешанный в той же суспензии порошок активатора спекания, например бор аморфный марки Б99 ТУ1-92-154-90 в количестве 0,5-1,5 вес.% к твердой фазе суспензии. Смесь перемешивали не менее 1 часа, процеживали через сито с ячейкой 0,5 мм и заливали в гипсовые формы. Для облегчения извлечения сложнопрофильных изделий из гипсовой формы поверхность формы покрывали тонким слоем графита пылевидного ТУ 4802-20-94.

Отформованные заготовки подвяливали в комнатных условиях, сушили в термостате при температуре 100-300°С и обжигали в силитовых печах при максимальной температуре 1220-1250°С в течение 1-3 часа (в зависимости от требований по плотности). При необходимости изделия доводили до размеров путем механической обработки на плоскошлифовальных, круглошлифовальных или токарных станках обычными режущими инструментами с подачей воды, а для плотных материалов - алмазными фрезами и кругами.

В таблице приведены технологические параметры получения разноплотных материалов и свойства материалов по предлагаемому способу и прототипу.

Заявленный способ получения неорганического материала на основе кварцевого стекла позволяет:

- получать материалы на основе кварцевого стекла с плотностью от 1,2 до 2,0 г/см3 наиболее простым и доступным в керамическом производстве методом - водным шликерным литьем в гипсовых формах;

- регулировать свойства материала в широких пределах за счет легко контролируемых технологических параметров - плотности формовочной суспензии и соотношения содержания волокнистой и порошкообразной составляющей в формовочной массе; дополнительное регулирования свойств может осуществляться за счет введения активатора спекания и режима обжига.

Способ прост в технологическом исполнении, позволяет формовать изделия сложного профиля, в том числе крупногабаритные и тонкостенные, что обусловлено хорошими формовочными свойствами шликеро-волокнистых суспензий и достаточной однородностью получаемых материалов. Способ позволяет получать материалы и изделия с плотностью от 1,2 до 2,0 г/см3.

Источники информации

1. Ф.Я.Бородай. Керамические материалы на основе кварцевого стекла. «Стекло и керамика». №4, с.24-26, 1992 г.

2. Патент РФ №2213074, кл. С04В 35/80, 35/14. Способ получения неорганического волокнистого материала. Бюлл. №27, сентябрь 2003 г.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 49.
20.02.2019
№219.016.bca3

Слоистая обшивка

Изобретение относится к машиностроению и касается создания конструкций из композитных материалов высокоточных изделий космического и наземного назначения, например конических головных обтекателей ракет-носителей, переходных отсеков, кольцевых платформ. Слоистая обшивка выполнена из слоев...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002265520
Дата охранного документа: 10.12.2005
20.02.2019
№219.016.bcbf

Способ изготовления толстостенных слоистых изделий из полимерных композиционных материалов

Изобретение предназначено для формирования толстостенных изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и может быть использовано для формирования конструкций панельного типа, например панелей крыла, строительных и других панелей. Техническим результатом данного изобретения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002286253
Дата охранного документа: 27.10.2006
20.02.2019
№219.016.bffc

Способ изготовления изделий из корундовой керамики

Изобретение относится к способу получения алюмооксидной керамики с повышенной прочностью, твердостью, предназначенной для длительной эксплуатации в условиях механических напряжений, истирающих нагрузок, воздействия агрессивных сред. Техническим результатом изобретения является повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002379257
Дата охранного документа: 20.01.2010
20.02.2019
№219.016.c084

Слоистый профиль

Изобретение может быть использовано при производстве стержневых и подкрепляющих элементов для высокоточных изделий космического и наземного применения. Слоистый профиль, содержащий выполненные из волокнистого материала, пропитанного полимерным связующим, внутренний и наружный слои и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002305216
Дата охранного документа: 27.08.2007
20.02.2019
№219.016.c350

Способ изготовления звукопоглощающей конструкции

Изобретение относится к авиационной промышленности и касается способа изготовления звукопоглощающей конструкции. Очищают и обезжиривают поверхности каждого слоя конструкции, подлежащие склеиванию. Наносят на оба торца двух сотовых панелей, имеющих множество торцевых ячеек, клей. Последовательно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002435669
Дата охранного документа: 10.12.2011
01.03.2019
№219.016.cb6f

Способ нанесения покрытий на крупногабаритные сложнопрофильные изделия с использованием многокомпонентного раствора жидких пленок и устройство для его осуществления

Изобретение относится к технике нанесения покрытий с использованием многокомпонентного раствора жидких пленок, а именно к способам и устройствам при модификации поверхности изделий из органического стекла. Изобретение может быть использовано в любой области машиностроения, в частности для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002393026
Дата охранного документа: 27.06.2010
01.03.2019
№219.016.cbdc

Формовой комплект для формования равнотолщинных крупногабаритных керамических изделий из водных шликеров

Изобретение относится к области формования. Формовой комплект для формования равнотолщинных крупногабаритных керамических изделий из водных шликеров содержит влагопоглощающую матрицу, перфорированный корпус, формующую модель, сердечник, узлы для их взаимной соосной установки и подпитки, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002387537
Дата охранного документа: 27.04.2010
01.03.2019
№219.016.cd4a

Широкополосный обтекатель

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам, преимущественно к широкополосным антенным обтекателям. Задачей изобретения является снижение искажений, вносимых обтекателем, в поле падающей волны в рабочем диапазоне частот. В широкополосном обтекателе, содержащем стенку из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002364998
Дата охранного документа: 20.08.2009
08.03.2019
№219.016.d487

Электропечь для обжига керамических изделий

Изобретение относится к электропечам периодического действия для обжига керамических изделий. Технический результат - повышение производительности печи и повышение качества обжигаемых изделий. Электропечь содержит вертикальную футерованную нагревательную камеру, вдоль боковых стен которой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002259528
Дата охранного документа: 27.08.2005
08.03.2019
№219.016.d4c8

Композиционный материал на основе диоксида кремния

Изобретение относится к авиационной и машиностроительной промышленности и может быть использовано при создании деталей из конструкционных материалов, в частности антенных обтекателей ракет, работающих кратковременно при температуре до 900°С без изменения радиотехнических характеристик....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002318776
Дата охранного документа: 10.03.2008
Показаны записи 1-10 из 159.
27.01.2013
№216.012.2140

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из пористой керамики. Технический результат заключается в упрощении конструкции и технологии изготовления антенного обтекателя из пористой керамики....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474013
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24d6

Антенный обтекатель

Заявленное изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и преимущественно может быть использовано при изготовлении антенных обтекателей скоростных ракет из керамики. Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение радиотехнических характеристик керамических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474932
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.09.2013
№216.012.70b5

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области создания конструкций антенных обтекателей высокоскоростных ракет с оболочками из жаростойких керамических материалов. Технический результат - обеспечение работоспособности антенного обтекателя для условий одновременного удовлетворения воздействию превалирующих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494504
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.11.2013
№216.012.7d6e

Теплозащитное покрытие

Изобретение относится к области авиационно-космической техники, главным образом к производству теплозащитных покрытий, которые могут быть использованы для нанесения на внешнюю или внутреннюю поверхность оболочек из нитрида кремния головных антенных обтекателей ракет. Теплозащитное покрытие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497783
Дата охранного документа: 10.11.2013
27.11.2013
№216.012.8649

Антенный обтекатель

Изобретение относится к области авиационной и ракетной техники и может использоваться преимущественно в конструкциях высокоскоростных ракет различных классов. Технический результат - увеличение длительности эксплуатационного режима за счет сохранения прочности соединения металл-керамика при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500055
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.12.2013
№216.012.89f8

Способ определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных материалов

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для определения коэффициента теплопроводности частично прозрачных керамических и стеклообразных материалов с учетом их прозрачности. Способ включает нестационарный нагрев поверхности образца в виде пластины радиационными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501002
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.03.2014
№216.012.a959

Способ получения кварцевой керамики с повышенной излучательной способностью

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения, работающих в условиях воздействия высокотемпературных газовых потоков. Техническим результатом изобретения является снижение водопоглощения и повышение прочности и коэффициента черноты изделий. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509068
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.04.2014
№216.012.b8f0

Способ получения высокоплотного водного шликера на основе кварцевого стекла

Изобретение относится к керамической промышленности и может быть использовано при изготовлении изделий из кварцевой керамики методом водного шликерного литья в пористые формы. Предложен способ получения высокоплотного водного шликера на основе кварцевого стекла путем его помола в шаровой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513072
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.ba2d

Способ изготовления антенного обтекателя из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава

Изобретение относится к производству керамических изделий радиотехнического назначения типа керамической оболочки головного антенного обтекателя скоростных зенитных и авиационных ракет. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии изготовления и снижение температуры...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513389
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.04.2014
№216.012.bb91

Способ получения кварцевой керамики с пониженной температурой обжига

Изобретение относится к технологии получения кварцевой керамики с пониженной температурой обжига и может найти широкое применение для массового производства керамических изделий различного назначения. Предложенный способ включает приготовление водного шликера кварцевого стекла, введение в него...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513745
Дата охранного документа: 20.04.2014
+ добавить свой РИД