Шихта для получения высокоогнеупорных электропроводных изделий
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООГНЕУПОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащая стабилизированный диоксид циркония и силикат циркония, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности изделий, за счет увеличения термостойкости, стойкости к расплавам металлов, она дополнительно содержит миналунд при следующем соотношении компонентов, мас.%: Стабилизированный диоксид циркония 22,5-73,5 Силикат циркония 22,5-73,5 Миналунд2,0-10,0
А1
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„1072397 (Д1) С 04 В 35/48
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
"-: HAH.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 3459243/33 (22) 28.06.82 (46) 23.08.91. Бюл. У 31 (71) Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности (72) В.С.Попова, Д.С.Рутман, 10.С.Торопов, Н,А.Иофис, А.Г.Табанаков, В.П.Лузгин, И.В.Зинковский, В.В.Покидьппев, П.И.Югов, Е.А.Нечаев, В.Ф.Чирикни, Ю.И.Жаворонков и О.И.Ионова (53) 666,63(088.8) (56) Т.S.Есзе11, S.N.Tlengas "The
electrical properties of solid oxideelectrolytes", Chemical Reviews, vol 70, п. 3, 1970.
Авторское свидетельства СССР
Р 754809, кл. С 04 В 35/48, 1980.
Изобретение относится к огнеупорной промьппленности и может быть ис-. пользовано при изготовлении твердых электролитов для датчиков контроля содержания кислорода в рАсплавах .металлов.
Известен высокоогнеупорный электропроводный матерйал на основе диоксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия или другими стабилиза-. торами.
Недостатком такого материала является низкая его термостойкость, обусловленная содержанием в качестве основной фазы твердого раствора на основе диоксида циркония, имеющего высокйй коэффициент термического расширения и низкую теплопроводность.
2 (54) (57) ШИХГА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООГНЕУПОРНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащая стабилизированный диоксид циркония и силикат циркония, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности изделий, за счет увеличения термостойкости, стойкости к расплавам металлов, она дополнительI но содержит миналунд при следующем соотношении компонентов, мас.X:
Стабилизированный диоксид циркония 22,.5-73,5
Силикат циркония 22,5-73,5
Ииналунд 2,0-10,0
Фе
Наиболее близким к заявляемому объ- екту является высокоогнеупорный элект- ° ропроводный материал на основе стабилизированного диоксида и 0,63,0 мас.Ж силиката циркония, имеющий высокую термостойкость. Л
Однако известный материал при использовании его в качестве твердых электролитов для измерения содержания кислорода в расплавах сталей не обеспечивает достаточной надежности в службе по причинам частичного растрескивания при погружении в расплав, частичного разъедания металлом и невоспроизводимости измеряемой характеристики, что связано с недостаточной плотностью и прочностью изделий.
1072397
Цель изобретения — повышение надежности иэделий за счет увеличения термостойкости, стойкости к расплавам металлов.
Поставленная цель достигается тем, что шихта для получения высокоогнеупорных электропроводных изделий, содержащая стабилизированный диоксид циркония и силикат циркония, дополни- 10 тельно содержит миналунд, при следующем соотношении компонентов, мас.7:
Стабилизированный
k диоксид циркония 22,5-73 5
Силикат циркония 22,5-73,5
Ииналунд 2,0" 10,0
В качестве стабилизированного диоксида циркония она содержит отходы фианитов (измельченные монокристаллы стабилизированного диоксида циркония).20
Введение s состав материала добавки миналунда позволяет повысить надежность работы материала в условиях службы его в качестве твердых е электролитов датчиков окисленности стали. Это обусловлено тем, что частицы миналунда, которые вводятся посредством намола с миналундовых мелющих тел в процессе мокрого помола основных исходных компонентов в шаровых 3О мельницах имеют очень малые размеры ,(10 -10 см) и в водной среде образует золь, который равномерно распределяется по всему объему материала.
Такая тонкодисперсная добавка играет роль цементирующей составляющей и име35 ет высокую активность к спеканию, что после обжига изделий приводит к улучшению их плотностных, прочностных и электрических характеристик в целом,® повышая надежность их в службе.
Пределы содержания добавки миналунда обусловлены следующим. Уменьшение количества добавки за нижний предел не обеспечивает повышения экс- 45 плуатационных характеристик изделий и их надежность в службе, а увеличение ее содержания выше верхнего предела приводит к снижению электрических .свойств изделий. Кроме того содержаУ
50 ние добавки миналунда определяется условиями помола материала, обеспечивающими ему необходимый зерновой состав.
Пример 1. Диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия „ через совместное осаждение компонентов из растворов их солей с последующей прокалкой подвергают совместному с силикатом циркония мокрому помолу в шаровой мельнице, гуммированной резиной, и мелющими телами из спеченного миналунда. Помол осуществляют в течение 25-38 ч, что обеспечивает наличие в материале 2-107 миналунда.
Полученную суспензию сушат, прокаливают и смешивают с термопластичной связкой. Методом горячего литья под давлением формуют иэделия.(твердые электролиты) в виде чехлбв. Производят предварительный выжиг связки и окончательный обжиг при 1600 С.
Пример 2. Кристаллы отходов фианитов подвергают термообработке, нагревая до 800-900О С и резко охлаждая в воде. Растрескавшиеся по местам дефектов кристаллы легко подвергались измельчению — первоначально сухому помолу в гуммированной резиной мельнице мелющими телами из спеченного миналунда, затем мокрому помолу.
Затем производят отдельный мокрый помол силиката циркония. Высушенные и прокаленные порошки смешивают. Добавляют термопластичную связку и оформляют изделия методом горячего литья под давлением. Обжиг изделий производят при 1600ОС.
Составы высокоогнеупорного электропроводного материала и свойства изделий на его основе приведены в таблице.
Как видно из таблицы, твердые электролиты из такого материала имеют более высокую надежность в службе, а именно: снижается процент выхода последних по причинам растрескивания и проедания металлом. Повышается воспроизводительность измеряемой характеристики (ЭДС) при определении содержания О в металлах.
Упрощается технологический процесс производства изделий, поскольку помол в металлических мельницах с металлическими пирами с последующей отмывкой материала от намолотого железа, заменен помолом йиналундовыми шарами.
При этом снижается расход дорогостоящего стабилизированного диоксида циркония, а также исключается расход соляной кислоты и перекиси водорода, необходимых при отмывке материала от железа.
Предложение позволяет снизить себестоимость изделий за счет использования отходов производства монокристаллов — фианитов., (072397
Составы и свойства высокоогнеупорного электропроводного материала и прото-! типа
Температура измерения, С
Выход из строя из-за
Выход из строя из-за разъеда ния меВыход из строя из-за не
Общая надежность, %
Составы высокоогнеупорного электропроводного материала и прототипа I нес ходимости достаточной измеряемой хатермо- талла, стойкое- % ти, % рактеристики, %
Прототип.
25 мас.X ZrO стаб.+
+75 мас % ЕГ8104 52
2. 50 мас.Х ZrO стаб. +
+50 мас % ZrSiO< 47
3. 75 мас.X ZrO> стаб.+
+25 мас.X ZrSi0<
58
Заявляемый объект
4. 24,5 мас.Х ZrO стаб.++73,5 мас.X ZrSi04+
+2,0 мас.Х миналунда 87
5. 23,5 мас.Х Ет0 стаб.+
+ 70 ° О мас . Х ZrS i + .+6,5 мас.% миналунда 96
6. 22,5 мас.Х ZrO< стаб.+
+67,5 мас.Х ZrSi04+
+10,0 мас.Х миналунда 96
7. 47,0 мас.% Ег0 стаб.+
+47,0 мас.Х ZrSi04+
+6,0 мас.Х миналунда 93
8. 70 5 мас.% Zr02 стаб.+ +23,5 мас.Х ZrSiO<+
+6,0 мас,% миналуйда 94
9. 73,5 мас.% ZrO стаб.+
+22,5 мас.Х ZrSi04+ +4 .мас.Х миналунда 93
10. 23,5 мас.% ZrO стаб.+ (фианит)
+70,0 мас.% ZrSi0<+
+6 ° 5 мас.X миналунда 95
1600
30
1500..49
1400
1600
1600
1600
1500
1400
1490
1600
Редактор М.Ленина Техред М.Дндык Корректор Л 11>rA11
Заказ 3440 Тираж 442 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытням,при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101
