×
29.05.2019
219.017.65be

ШИХТА НА ОСНОВЕ ЦИРКОНА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛОТНОЙ ОГНЕУПОРНОЙ КЕРАМИКИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области получения огнеупорных и керамических изделий на основе циркона и может быть использовано в машиностроении, авиационной и электротехнической промышленности. Состав шихты содержит, мас.%: цирконовый концентрат 84-86 фракции 1-2 мкм с оксидом алюминия в количестве не более 0,2% и диоксид циркония, стабилизированный 5% оксида иттрия, 14-16 фракции 15-20 нм. Изобретение позволяет получить плотную мелкозернистую не содержащую стеклофазы керамику на основе циркона. 1 ил, 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области получения огнеупорных и керамических изделий на основе циркона и может быть использовано в машиностроении, авиационной и электротехнической промышленности.

Известен огнеупорный материал, полученный из шихты на основе циркона и двуокиси циркония, содержащей от 5 до 40% циркона, следующего химического состава, мас.%: ZrO2+HfO2 83-96; SiO2 1,7-14; TiO2 0,2-3; Y2O3 0,4-5; Аl2O3 0,2-2,5; примеси <1 (Патент РФ №2201906, МПК С04В 35/484, С04В 5/43. Опубл. 2003.04.10).

Недостатком данной шихты является использование циркона, частицы которого имеют средний диаметр 4,7 мкм, а средний размер частиц двуокиси циркония составляет от 3,5 до 10 мкм, что не позволяет достичь высокой плотности материала. Введение в шихту добавок в виде TiO2 и Аl2O3 вызывает образование стеклофазы, что снижает огнеупорность цирконовой керамики.

Наиболее близким к заявляемому объекту является изобретение (Патент US №4888313, МПК С04В 35/48, С04В 35/66. Опубл. 1989.12.19), в котором огнеупорная керамика для работы с расплавленными металлами, состоящая из 80-99 мас.% диссоциированного циркона и 1-20 мас.% диоксида циркония, получена спеканием при температуре 1700°С.

Недостатком указанного изобретения является использование диссоциированного циркона, который представляет собой продукт, полученный путем обработки цирконового песка в плазменной печи, состоящий из аморфного SiO2, в который вкраплены кристаллы ZrO2.

Применение нестабилизированного диоксида циркония способствует образованию микротрещин в керамике, т.к. при охлаждении происходит полиморфное превращение тетрагонального диоксида циркония в моноклинный с увеличением объема до 5%, а при повторном нагреве будет происходить обратный переход с уменьшением объема. Размер частиц используемого порошка диоксида циркония составляет от 0,5 до 10 мкм, что не способствует равномерному распределению диоксида циркония в цирконовой матрице, следовательно, снижает прочность материала.

После спекания при температуре 1700-1710°С, что выше температуры диссоциации циркона, материал имеет фазовый состав, включая примерно 7,7 мас.% кварцевого стекла, примерно 69 мас.% циркона, и примерно 23,1 мас.% диоксида циркония. Диоксид циркония присутствует в виде агломератов диаметром приблизительно 12 мкм, состоящих из зерен диаметром примерно 3 микрона, а также в виде отдельных диспергированных зерен со средним размером приблизительно 3 мкм, что больше критического размера, при котором зерна диоксида циркония будут испытывать самопроизвольное полиморфное превращение из тетрагональной в моноклинную модификацию с увеличением объема, разрыхляя тем самым структуру материала и снижая его прочностные характеристики.

Технический результат предполагаемого изобретения заключается в повышении плотности огнеупорной керамики на основе циркона за счет исключения стеклофазы.

Указанная цель достигается тем, что шихта для получения плотной огнеупорной керамики, включающая цирконовый концентрат фракции 1-2 мкм с оксидом алюминия в количестве не более 0,2 мас.%, содержит диоксид циркония фракции 15-20 нм, стабилизированный оксидом иттрия в количестве 5 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цирконовый концентрат 84-86
Диоксид циркония 14-16

Введение диоксида циркония обосновано тем, что данное соединение не вступает во взаимодействие с цирконом с образованием легкоплавких соединений и не способствует его разложению при высоких температурах. Также введение диоксида циркония в керамические материалы позволяет повысить их прочность и вязкость разрушения. Оксид иттрия, используемый в качестве стабилизирующей добавки для сохранения диоксида циркония в тетрагональной модификации, находится в виде твердого раствора замещения и не оказывает влияние на образование стеклофазы в отличие от оксидов магния и кальция, которые также применяются для стабилизации диоксида циркония, но способствуют термической диссоциации циркона.

Пределы содержания диоксида циркония в шихте выбраны из следующих соображений. При содержании диоксида циркония менее 14% керамика не обладает достаточной плотностью, а введение в шихту диоксида циркония в количестве, большем 16%, приводит к увеличению пористости керамики. Известно, что добавки наноразмерных порошков способствуют уплотнению керамики и снижению температуры при спекании.

Содержание оксида алюминия в цирконовом концентрате не более 0,2 мас.% вызвано тем, что наличие оксида алюминия способствует снижению температуры диссоциации циркона.

На чертеже представлена дифрактограмма керамического материала после спекания.

Изготовление изделий из шихты осуществляют следующим образом.

В качестве исходного материала используют циркон марки Zircon Standard Grade (Possen Erzconter), содержащий примеси в количестве, мас.%: 0,18 Аl2О3, 0,2 Fе2O3, 0,25 TiO2, 0,1 СаО, 0,03 MgO, 0,002 Сr2O3, 0,14 P2O3. Удельная поверхность порошка циркона, определенная методом БЭТ, составляет 0,59 м2/г.

Применяемый диоксид циркония, стабилизированный 5 мас.% оксида иттрия, имеет удельную поверхность 47,5 м2/г, порошок состоит практически из одной тетрагональной фазы и небольшого количества моноклинной фазы (следы).

Смешивание компонентов шихты проводят в планетарной мельнице САНД в жидкой среде, соотношение массы порошка и мелющих тел составляет 1:2. После сушки порошок имеет удельную поверхность 13,7 м2/г. Формование заготовок проводят методом полусухого прессования в стальной пресс-форме при давлении 250 МПа с добавлением 4% водного р-ра ПВС, спекание проводят на воздухе в электропечи сопротивления при температуре 1600°С.

Полученный керамический материал характеризуется остаточной пористостью не более 10%. Дифрактограмма керамического материала после спекания показывает, что фазовый состав материала состоит из циркона и тетрагонального диоксида циркония, следов других соединений не обнаружено. Циркон присутствует в виде зерен со средним размером 1-2 мкм. Средний размер зерен диоксида циркония составляет 0,5 мкм.

В таблице приведены составы шихты и свойства изделий, полученных по описанной технологии.

Шихта Состав шихты, мас.% Плотность, г/см2
Цирконовый концентрат Диоксид циркония
1 95 5 3,8
2 90 10 3,88
3 85 15 4,05
4 80 20 3,89

Из таблицы видно, что наибольшая плотность керамического материала достигается при введении в шихту 15 мас.% ZrO2. При содержании диоксида циркония меньше или больше указанного количества происходит снижение плотности материала.

Таким образом, изобретение позволяет получить плотную огнеупорную мелкозернистую керамику на основе циркона, не содержащую стеклофазу.

Шихта на основе циркона для получения плотной огнеупорной керамики, содержащая циркон и диоксид циркония, отличающаяся тем, что содержит цирконовый концентрат фракции 1-2 мкм с оксидом алюминия в количестве не более 0,2 мас.% и диоксид циркония фракции 15-20 нм, стабилизированный оксидом иттрия в количестве 5 мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-2 из 2.
29.05.2019
№219.017.65ba

Способ получения огнеупорного керамического материала на основе циркона

Изобретение относится к способу получения огнеупорных и керамических изделий на основе циркона и может быть использовано в машиностроении, авиационной и электротехнической промышленности. Техническим результатом изобретения является повышение плотности изделий. Способ получения огнеупорного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002399600
Дата охранного документа: 20.09.2010
29.05.2019
№219.017.68d0

Способ получения жаростойкого цирконсодержащего материала

Изобретение относится к способу получения огнеупорных и керамических изделий на основе циркона и может быть использовано в металлургии, стекольной промышленности. Способ получения жаростойкого цирконсодержащего материала включает смешивание порошков циркона и алюминия, в качестве которого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002400451
Дата охранного документа: 27.09.2010
Показаны записи 1-10 из 32.
10.03.2014
№216.012.a8ef

Способ получения высокопористого ячеистого материала

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ). Может использоваться для изготовления фильтров, шумопоглотителей, носителей катализаторов, теплообменных систем, конструкционных материалов, работающих в условиях высоких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508962
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.06.2014
№216.012.d150

Имплантат для закрытия перфорационного отверстия гайморовой пазухи

Изобретение относится к медицине. Имплантат для закрытия перфорационного отверстия гайморовой пазухи представляет собой наружный цилиндр, в котором расположен внутренний цилиндр. Наружный цилиндр выполнен из титана марки ВТ-5 и имеет ячеистую структуру с диаметром, соответствующим диаметру...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519355
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.02.2015
№216.013.2405

Способ изготовления изделий из нитрида кремния

Изобретение относится к производству термостойких изделий из керамических материалов, которые могут иметь электротехническое назначение. Технический результат изобретения - улучшение физико-механических свойств изделий и возможность изготовления изделий сложной формы Композицию из порошка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540674
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.04.2015
№216.013.370a

Способ изготовления керамических изделий

Изобретение относится к способам изготовления керамических изделий из нанопорошков диоксида циркония и может быть использовано в машиностроении, химической промышленности и медицине для получения конструкционных и функциональных материалов. Способ изготовления керамических изделий включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002545578
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.07.2015
№216.013.5cac

Способ получения высокопористого ячеистого материала на основе хромаля

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ), предназначенных для использования в качестве фильтров, шумопоглотителей, носителей катализаторов, теплообменных систем, конструкционных материалов, работающих в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555265
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.01.2016
№216.013.a185

Секторный элемент дискового керамического фильтра и фильтровальная установка на его основе

Группа изобретений относится к фильтровальным установкам с дисковыми вращающимися фильтрующими элементами и может быть использована при проведении различных технологических процессов, связанных с разделением суспензий на жидкую и твердую фазы. Керамический секторный элемент дискового фильтра...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572991
Дата охранного документа: 20.01.2016
20.04.2016
№216.015.35e5

Способ получения алюмооксидной конструкционной керамики

Изобретение относится к технологии пористых конструкционных керамических материалов и может быть использовано в качестве теплоизоляционного термостойкого огнеприпаса. Технический результат изобретения - увеличение термостойкости материала в условиях множественных последовательных термосерий при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581183
Дата охранного документа: 20.04.2016
25.08.2017
№217.015.97ee

Способ получения высокопористого ячеистого материала

Изобретение относится к получению высокопористого ячеистого материала. Способ включает приготовление суспензии из смеси порошков и раствора органического вещества, нанесение суспензии на пористый полимерный материал, сушку полученной заготовки, удаление из нее нагреванием органических веществ с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609153
Дата охранного документа: 30.01.2017
25.08.2017
№217.015.9c74

Способ получения композиционного материала на основе карбосилицида титана

Изобретение относится к получению композиционного материала на основе карбосилицида титана. Способ включает приготовление порошковой смеси, состоящей из порошков титана, карбида кремния и графита и нанопорошка оксида алюминия, механосинтез порошковой смеси и холодное прессование смеси....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610380
Дата охранного документа: 09.02.2017
25.08.2017
№217.015.a98b

Секторный элемент дискового фильтра

Изобретение относится к области вакуумных дисковых фильтров, предназначенных для разделения жидкости и взвешенных в ней частиц, и может быть использовано в процессах по обогащению руды. Секторный элемент дискового фильтра содержит две боковые пластины, каждая из которых выполнена из проницаемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611524
Дата охранного документа: 27.02.2017
+ добавить свой РИД