Шихта для изготовления керамического материала

 

ОП ИСАН И Е

И ЗЬБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРС НОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СОЮЗ CO4ITCKHR

Соцнаинстнчесиих

Ресиубинн (1Ц3002273 (6t ) Дополнительное и авт. санд-ву— (22)Заявлено 05 11. 81 (y1) 3354208/29-33 с присоединением заявки рв (23 ) йриорнтет—

Опубликовано 07 03 .83 Бюллетень Pk9 (51)М. Кл.

С 04 В 35/10

Вауаарствева4 кэаитет

ФСТР ав ааааа взебретевкв и вткрытий (53) УДK666.762 (088.8) 1

Дата опубликования описания 07.03.83

Г

»» «» „»»..

Т.Ф.Баранова, Л.И.Антоненко, Н. E. Гришин и фМ :Лулянкщ

» (72) Авторы изобретения

{71) Заявитель (54) ШИХТА .ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО

МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к керамическому производству и может быть использовано для изготовления керамических иэделий с низкой пористостью и высокой механической прочностью как при 20 С, -так и при 950-1050 С, применяемых в качестве керамических вставок штампового инструмента.

В настоящее время разрабатывается технология изготовления. ответственных деталей иэ жаропрочных сплавов методом иэотермического деформирования. Деформирование осуществляется штамповым инструментом иэ дорогостоящих дефицитных жаропрочных сплавов на никелевой основе, которые в процессе работы требуют алмазной обработки.

Предполагается применять штамповый инструмент с вставками из менее дефицитных недорогих керамических материалов, способных выдерживать нагрузки 250-450 МПа при 950-1050 С.

При этом керамические вставки должны иметь строгую геометрическую форму и.

2 малую пористость, не содержать дефектов в виде раковин и трещин, не взаимодействовать с материалом штампуемых деталей.

Известна шихта для изготовления керамических плотных иэделий на основе глинозема (81-943) и циркона (16-263) методом прессования тонких порошков с размером зерен 2-5МКМ Pl ) .

Однако для получения из этой шихты материала с прочностью при .сжатии (5 ) 300 -600 МПа необходима температура обжига 1750 С с. выдержкой

6 ч. При этом величина усгдки составляет 133, что не позволяет сохранить геометрическую форму керамических вставок.

Наиболее близкой к изобретению является шихта для изготовления плотного корундоцирконового огнеупора, содержащая, Ф: электрокорунд - 80 92,5; ZrS10y - 7,5-20, спрессованный на связке из водного раствора сульфитноспиртовой барды (CC5}. Исходные

4,2-7,4

3 10022 компоненты имели размер зерен 2-5 мкм после грануляции: 2-0,5 мм 604, ме/ . нее 0,5 мм 403; Давление прессования составляло 25 МПа 1.21

Однако этот огнеупор из этой массы для достижения 5@ = 300-600 МПа должен обжигаться при 1750 С с выдержкой 6-12 ч. При этом усадка ссставляет 13-154, что также недопустимо. Кроме гого, сырцы на ССБ недо" fp статочно прочны, что может приводить. к разрушению при транспортировке.

Целью изобретения -является повышение прочности и уменьшение усадки при одновременном снижении темпера- 15

1уры обжига.

Поставленная цель достигается тем, что шихта для изготовления керамического материала, включающая электрокорунд, и циркон, дополнительно содержит в плавленый магнезит и кремнийорганическую смолу при следующем соотношении компонентов,Ф:

Электрокорунд 67,4-80,9

Циркон 12, 8-22, 6 Р3

Плавленый магнезит

Кремнийорганическая смола 2, 1 2,6

Электрокорунд взятс целью уменьше- 3р

l ния усадки изделий. Для снижения температуры спекания электрокорунда вводится плавленый магнезит. Кроме того, спеканию способствует кремнезем, вводимый с технологической связкой (раствором смолы К-9 в ацетоне при соотношении 1:1, К-9 содержит 50Ф Si0 50ь летучих компонентов) .

8 процессе обжига Уг510, разлагается на SiA ZrO S 0 в основном об. разует стеклофазу, а частично вступает в реакцию с А1 0, образуя муллит. Zr0 совместно с муллитом способствует повышению термостойкости изделий.

При введении Al<0, МЛО, ZrSi04 ниже указанных количеств не удается получить образцы с низкой пористостью.

При введении этих компонентов в количестве выше указанных величин снижается высокотемпературная прочность.

При использовании К-9 в количестве ниже 2 11 отсутствует полное смачивание пресспорошка и образцы не пропрессовываются. При введении К-9 выше 2,63 удлиняется время сушки массы.

5S

Ниже приведеяы составы исследуемых масс (см. табл.1).

Все орошки использовали в тонкомолотом виде (размер зерен менее

71 4

20 мкм) . Помол проводили в керамических мельницах с корундовой футеровкой (в отличие от прототипа), что позволило значительно сократить время изготовления образцов за счет исключения операции отмывки мате" риалов от железа.

Электрокорунд и магнезит мололи в вибрационной мельнице, а циркон - в шаровой мельнице.

Молотые порошки смешивали в указанных количествах с раствором К-9.

Затеи. подсушивали на воздухе в течение 10 мин, и гранулировали путем протирки через сито с диаметром отвертсий 1,2 мм.

Образцы (диаметр 30-50 мм, высота 40-60- мм) прессовали при удельном давлении 100МПа, обжигали при 158" С с выдержкой 2 ч.

Сырые образцы практически сразу же после прессования имели высокую прочность (выше в 1,5-2 раза, чем сверцы прототипа) и не рассыпались при транспортировке.

В табл,2 показаны основные свойства обожженных образцов в зависимости от их состава. Образцы имеют при о меньшей температуре обжига (1580 С) более низкую величину усадки (4,6-.

6,0Ф ) большее значение прочности (при 20 С 620-650 МПа, при 1850 С

350-380 МПа) практически при одинаковых значениях пористости.

Полученные значения прочности удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалам керамических вставок штампового инструмента в установках изотермического деформирования 250-1450 МПа при 950-1050 С. о

3а базовый вариант взят применяемый в настоящее время штамповый инструмент из дорогостоящих дефицитных никелевых сплавов типа ЖС6 К. Такой штамп за счет высокой пластичности никелевого сплава в процессе работы при

950-1050 С изменяет форму и часто прилипает к материалу штампуемой детали, что недает возможностиполучать качественные детали. Поэтому в процессе штамповки штамп подвергают алмазной доводке.

Замена существующих штампов на штамповый инструмент с керамическими вставками позволит повысить его работоспособность за счет сохранения формы и размера вставок в течение длительного времени работы. Отсутствие взаимодействия не потребует алмазной доработки штампов.

1002271 б

Т а б л и"ц а .1 нент Состав 1 Состав 2

Компо Состав 3

80,9

Электрокорунд

74.15 67,4

17,7 . 22,6

5,8 7,4

12,8

Циркон

4,2

Плавленый магнезит

Смола кремнийорганическая

2,6

2,1

2,35

Таблица 2

Свойства образцов из предлагаемых составов в сравнении с прототипом

Прототип

Методика испытаний

Предлагаемые составы .1 (Свойство

1 2 3

Линейная усадка, ГОСТ 2409-67

13 15 5«7-6,0 5,3-5,5 4,6-5,0

1,5-1,7 1,4-1; 7 1,8-2, l

П.

КСЖ

1,3

К МПа при температуре, С 20

ГОСТ 4071-63

Гост 7855-68

570 620-650 600-620 600-630

300-330 350-450 360-400 .320-350 380-400 350-380

950

1050

«

Формула изобретения

Плавленый

4,2-7,4 магнезит

Кремнийорганическая смола

2, 1-2,6 ВНИИПИ Заказ 1716/8 Тираж 620 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 х/ о

Температура обжига 1750 С о, Шихта для изготовления керамического материала, включающая электрокорунд и циркон, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности, уменьшения усадки, при одновременном снижении температуры обжига, она дополнительно содержит плавленый магнезит .и кремнийорганическую смолу при сле.дующем соотношении компонентов, мас./:

Электрокорунд 67,4-30,9

Циркон 12,8-22,6

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1

1. Рвторское свидетельство СССР

1 296736; кл. С 04 В 35/10, 1963.

2. Получение и свойства корундоцирконовых огнеупоров. "Огнеупоры", 1972, N 2, с.31-37 {прототип),