Способ упрочнения необожженной кварцевой керамики
СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ НЕОБОЖЖЕННОЙ КВАРЦЕВОЙ КЕРАМИКИ путем пропитки этилсиликатом с последующей сушкой , отличающийся тем, что, с целью повышения прочности керамики и упрощения процесса ее изготовления , посде пропитки ее обрабатывают в 1-5 %-ном,. водном растворе аммиака.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
09) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и. 5
/ б". (! (21) 3404330/29-33 (22) 10.03.82 (46) 30. 01. 85. Бюл. У 4 (72) И.C,Hàòóñåâè÷ и А.М.Ахъян (71) Государственный научно-исследовательский институт кварцевого стекла (53) 666.63(088.8) (56) 1. Пивпнский Ю.Е. и др. Кварцевая керамика. М., "Металлургия", 1974, с. 199.
2. Точное литье лопаток из лиропрочных сплавов и теплоустойчивых сталей,-Сборник инструкций и технологических рекомендаций ВИАМ, ОНТИ, 1962 (прототип).
4(51} С 04 В 35/14 С 04 В 41/04 (54) (57) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ НЕОБОЖЖЕННОЙ КВАРЦЕВОЙ КЕРАМИКИ путем пропит., ки этилсиликатом с последующей сушкой, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности керамики и упрощения процесса ее изготовления, после пропитки ее обрабатывают в 1-5 Х-ном,водном растворе аммиака. 1 11370
Изобретение относится к области керамического производства, а именно к изготовлению изделий из кварцевой керамики.
Известен способ упрочнения кварцео вой керамики, обожженной при !250 С с выдержкой в течение 1 ч путем ее пропитки этилсиликатом с последующим его разложением в процессе термообработки при 600 С с выдержкой в
10 течение 1 ч jlj.
Однако прочность керамики на из-! гиб после такой обработки составляет
200 KI" /CM2.
Наиболее близким к предлагаемому является .способ упрочнения керамики из двуокиси кремния пропиткой в гидролизованном растворе этилсиликатов. После пропитки изделия подвергают сушке и последующему обжигу (2) .
Недостатком данного способа является низкая степень упрочнения. Повысить прочность керамики более 207 от исходной не удается, так как вяжущие гидролизованные растворы этилсиликатов в исходном состоянии до затвердевания представляют собой истинные растворы поэтому при сушке
У пропитанных ими керамических изделий вяжущий аморфный кремнезем вместе»
jcиспаряющимся растворителем высту, 30 пает на поверхности изделия или в поры между зернами материала. В результате количество вяжущей двуокиси кремния на контактной границе зерен керамики значительно уменьша- 35 ется, что приврдит к недостаточному упрочнению пропитанной гидролизованными растворами этилсиликата керамики. Кроме того, при обжиге керамики происходит коробление и кристобалити-40 зация материала кварцевой керамики.
Цель изобретения — повышение проч. ности керамики и упрощение процесса ее изготовления.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу упрочнения, необожженной кварцевой керамики,вклю-. чающему пропитку этилсиликатом с последующей сушкой; после пропитки ее обрабатывают в 1-5Х-ном водном растворе аммиака.
В результате такой пропитки(с немедленным последующим закреплением) прочность необожженной кварцевой керамики повышается более чем в 55
20 раз и превышает прочность обожжен ной кварцевой керамики. Объясняется такая высокая степень упрочнения
91 совмещением гидролиза впитавшегося ,.с в керамику этилсиликата с одновремен ным его огеливанием отверждением) под действием водного раствора аммиака.
Выделившийся внутри керамики из этилсиликата аморфный кремнезем(в виде кремнегеля)при сушке изделия не может диффундировать вместе с растворителем на поверхность изделий, а остается внутри материала (керамики), йридавая последнему высокую прочность.
Кроме того, гидролиз и отверждение этилсиликата внутри керамического материала вызывает образование на поверхности частиц реакционных силанольных групп, вступающих в реакцию поликонденсации с образованием силоксановых связей. Введение кремнегелей в материал при высокой концентрации в них кремнезема способствует возникновению пространственной структуры как за счет проявления сил притяжения Вал-дер Ваальса, так и благодаря образованию химических связей. Все это приводит к сильному упрочнению керамического материала и позволяет исключить его обжиг.
При концентрации меньше 17. NH замедляется процесс огеливания этилсиликата, при концентрации больше
5X NH> происходит сильное улетучивание аммиака и с растворами трудно работать |согласно технике безопас-! ности), поэтому выбран раствор концентрации 1-5 NH q.
Способ осуществляется следующим образом.
Отформованные всеми известными методами кварцевокерамические изделия вьдерживают на воздухе не менее суток для естественной сушки. Затем их загружают в ванну с чистым этилсиликатом(негидролизованным)и выдерживают в течение 1-24 ч в зависимости от толщины стенки изделия.
После вьдержки изделия извлекаются
I из ванны, в течение 2-3 мин вьдерживают над ванной для стекания прилипшего этилсиликата и сразу загружают в ванну с водным раствором аммиака. В аммиачном растворе пропитанные изделия вьдерживают сутки (24 ч} для полного прохождения гидролиза этилсиликата и его огеливания.
Далее изделия извлекают из ванны, сутки сушат на воздухе, а затем в сушиле при 200-500 С. После сушки
О изделия из кварцевой керамики готовы
37091
Таблица 1
Прочность на изгиб в кг/см упрочненной необожженной кварцевой керамики в зависимости от марки этилсиликата и числа циклов упрочнения
Без упроч— нения суше(ная при
200 С
Обожженная при
1250 С
Марка этилсиликата
Трехкрат- Четырехное кратно е
Однократное
Двухкратное
22,4
324,2
Этилсиликат 32
238,0 447,7
428,0 550 0
Зтилсиликат 40
388,0 570,0
215,0 365,0 ъъ з 11 к применению. Обжиг изделий не требуется °
Пример. Партия изделий из кварцевой керамики упрочнялась по предлагаемому способу в течение суток в 2Х-ном водном растворе аммиака, сутки выдерживалась на воздухе и в течение 2 ч сушилась в сушиле при 200 С. Упрочнение образ-. цов по указанному режиму проводилось
4 раза.
Результаты прочностных испытаний на изгиб)упрочненной кварцевой керамики представлены в табл. 1 и 2.
Как видно из таблицы, однократное упрочнение повышает прочность необожженной кварцевой керамики в 10(с
22 ;4 до 215-238 гк/cM ), а двухкратное — в 20 раз до 365-447,7 кг/см ).
Трехкратное и четырехкратное упрочнение уже несущественно увеличивает прочность. Прочность практически . не зависит от марки этилсиликата, применяемого для пропитки изделий.
Предлагаемым способом были однократно упрочнены электротермоизоляционные изделия из легированной кварцевой керамики для ионизационных камер мощных газовых лазеров. Испытания показали высокие эксплуатационные свойства изоляторов.
Таким образом предлагаемый способ упрочнения по сравнению с известными полностью исключает необходимость обжига керамики, т.е. позволяет получать безобжиговую кварцевую керамику, которая по прочностным свойствам не уступает, а превосходит обожженную керамику (табл. 1) .
Так как при обжиге керамики всегда имеют место коробления и поводка изделий, то предлагаемый метод упрочнения необожженной керамики по> вышает точность размеров изделий из кварцевой керамики.
При обжиге кварцевой керамики происходит ее частичная кристобалиI тизация, поэтому исходное сырье для производства керамики — кварцевое стекло — не должно содержать примесей кристобалита и должно быть устойчивым против кристобаллизации, а предлагаемый способ упрочнения уст" раняет обжиг, поэтому требования к кварцевому стеклу(как сырью для кера.мики) упрощаются, что расширяет сырьевую базу для производства кварцевой керамики.
Упрочнение по режиму:пропитка в этилсиликате в течение суток + закрепление в
2Х.-ном растворе аммиака в течение суток +
+ сушка на воздухе втечение суток +сушка при 200 С в течение 2 ч о, 1137091
Таблица 2
Концентрация водного раствора аммиака,Ж
Показатель
Прочность на изгиб, МПа
24,7
24,5
23,6
24,0
Составитель В.Соколова
Редактор А:.Ревин Техред A.Кикемезей КорректорЛ.Пилипенко
Заказ 10457/17 Тираж 605 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Прочность кварцевой керамики, пропитанной в этилсиликате 32 и закрепленной в водном растворе аммиака различной концентрации
