Шихта для изготовления керамического материала

 

Изобретение относится к производству огнеупорных и керамических изделий с высокой стойкостью к термоударам и удовлетворительными механическими и электроизоляционными свойствами, например конструкционных и электроизоляционных изделий высокотемпературных нагревателей , теплоизоляционных изделий, и может быть использовано в машиностроении, авиационной в электротехнической промышленности . Цель изобретения - повышение прочности, термостойкости, удельного объемного электрического сопротивления и снижение теплопроводности. Шихта для изготовления керамического материала включает в мас.% цирконовый концентрат фракции 60-90 мкм 50-70, элюмосиликатный мертель фракции 6-30 мкм 21-37; алюмоборфосфатный концентрат 5-13. Изобретение позволяет повысить в 2 раза прочность, до значений 5-Ю11 Ом см удельное объемное электрическое сопротивление и снизить в 2-3 раза теплопроводность 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (st)s С 04 В 28/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4678090/33 (22) 13.04.89 (46) 15.09.91. Бюл, N 34 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт электрокерамики (72) Е.Я.Медведовский, Ф,Я.Харитонов и Т.Д.Щербина (53) 666.973 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1020404, кл. С 04 В 35/48, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N. 565023, кл, С 04 В 35/48, 1976. (54) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к производству огнеупорных и керамических изделий с высокой стойкостью к термоударам и удовлетворительными механическими и электроиэоляционными свойствами, например

Изобретение относится к производству огнеупорных и керамических иэделий с высокой стойкостью к термоударам и удовлетворительными механическими и электроизоляционными свсйствами, например конструкционных и электроизоляционных изделий высокотемпературных нагревателей, теплоизоляционных изделий, и может быть использовано в машиностроении„авиационной и электротехнической промышленности.

Цель изобретения — повышение прочности, термостойкости, удельного объемного электрического сопротивления и снижение теппопроводности материала, Алюмосиликатный мертель представляет собой измельченную смесь обожженного

ЫХ 1677036 А1 конструкционных и электроизоля ционных изделий высокотемпературных нагревателей, теплоизоляционных изделий, и может быть использовано в машиностроении, авиационной в электротехнической промышленности. Цель изобретения — повышение прочности, термостойкости, удельного объемного электрического сопротивления и снижение теплопроводности. Шихта для изготовления керамического материала включает в мас.7 цирконовый концентрат фракции 60 — 90 мкм 50 — 70, апюмосиликатный мертель фракции 6-30 мкм 21 — 37; алюмоборфосфатный концентрат 5-13.

Изобретение позволяет повысить в 2 раза прочность, до значений 5 10 Ом см удель11 ное объемное электрическое сопротивление и снизить в 2 — 3 раза теплопроводность, 2 табл, каолина и огнеупорной глины или бентонита с добавкой соды и сульфитно-дрожжевой бражки, содержание А40з в мертеле не менее 39 j.

Использование s качестве шамотноглинистой составляющей укаэанного мертеля и в качестве фосфатного свзяующего-апюмоборфосфатного концентрата (АБФК) при удачно выбранном соотношении компонентов шихты позволяет повысить прочность и термостойкость материала, его эпектроизоляционные свойства и снизить теплопроводность. Г!ри использовании выбранного фракционного состава отощителя (цирконового концентрата и мертеля) при прессовании и последующем обжиге изделий достигается плот яя упаковка, образо1677036

55 ванная фракциями — крупной 60 — 90 мкм (циркон), мелкой 6-30 мкм (мертель), Положительное влияние на плотность упаковки оказывает присутствие в мертеле сульфитно-дрожжевой бражки. Удачно подобранная упаковка позволяет получить достаточно высокую прочность и термостойкость и низкую теплопроводность, При термообработке шихты происходит взаимодействие фосфатного связующего с цирконовым концентратом и силикатной составляющей мертеля, При невысокой температуре (ниже 800 С) образуются промежуточные фазы — алюмофосфаты, фосфаты циркония, фосфатно-силикатное стекло, которые, распределяясь между зернами циркона и мертеля, цементируют их. Использование в качестве фосфатного связующего алюмоборфосфатного концентрата в удачно выбранном количестве способствует повышению прочностных и электроизоляционных свойств и термостойкости материала и изделий, а также повышению прочности полуфабриката. Это фосфатное связующее стабильно при хранении, не токсично и обладает высокими адгезионными свойствами, более активно при взаимодействии с другими компонентами в процессе термообработки (за счет присутствия оксида бора), способствует лучшему образованию промежуточных фосфатных фаз, цементирующих основные фазы.

Примеры составов и свойств предлагаемого материала приведены в табл. 1 и 2.

При содержании цирконового кднцентрата более 70 и мертеля менее 21 не, удается существенно снизить теплопроводность материала. При содержании цирконового концентрата менее 50 не удается достигнуть высоких прочности, термостойкости и удельного объемного электрического сопротивления (как и при содержании мертеля выше 37 ). Кроме того, нарушение соотношения цирконового концентрата и мертеля нарушает плотность упаковки, что не позволяет получить необходимые свойства, При содержании АБФК менее 5 образуется недостаточное количество промежуточных фаз, цементирующих материал, а при его содержании более 13 образуется избыточное количество этих фаз, а также наблюдаются сложности при прессовании изделий. Это не позволяет получить требуемые характеристики материала.

При использовании фракций цирконового концентрата и мертеля со средним размером частиц крупнее 90 и 30 мкм не удается получить требуемую механическую прочность (предел прочности при статиче5

50 ском изгибе составляет около 1Р МПа) из-за недостаточной плотности упаковки. При использовании фракции цирконового концентрата и мертеля со средним размером частиц мельче 60 и 6 мкм не удается получить требуемую низкую теплопроводность и высокую термостойкость (значения теплопроводности и термостойкости составляют

1,3 Вт/(м К) и 670 С). При изменении размера фракции одного из компонентов также нарушается плотность упаковки, что не позволяет получить требуемые характеристики материала.

Изготовление изделий осуществляют следующим образом.

Исходные компоненты шихты (цирконовый концентрат, мертель) смешивают в лопастном смесителе с алюмоборфосфатным концентратом, предварительно разбавленным водой до плотности 1,45 — 1,5 г/см (при большей плотности фосфатное связующее имеет очень большую вязкость и плохо перемешивается с остальными компонентами, при меньшей плотности оно имеет недостаточные связующие свойства), в течение 20 — 40 мин. Для лучшего перемешивания сначала смешивают цирконовый концентрат с АБФК, а затем добавляют мертель. После перемешивания порошок пропускают 1 — 2 раза через сито с сеткой М 2 для гранулирования и подсушивают в закрытой емкости до влажности 4 — 6 . Затем прессуют изделия при удельном давлении прессования 100 МПа. Отпрессованный полуфабрикат высушивают, а затем подвергают термообработке при 800 — 1200 С, Использование материала в промышленности позволяет получить термостойкие изделия с низким коэффициентом теплопроводности и удовлетворительными механическими и электроизоляционными свойствами при невысокой температуре термообработки (800 — 1200 С). Это позволяет применить его в качестве теплозащитного материала, устойчивого в высокотемпературных высокоскоростных продуктах сгорания топлива, в качестве различных конструкционных и электроизоляционных изделий, предназначенных для службы в условиях резких перепадов температур, а также огнеприпаса.

Формула изобретения

Шихта для изготовления керамического материала, включающая цирконсодержащий компонент, шамотно-глинистую составляющую и фосфатное связующее, о тл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения прочности, термостойкости, удельного объемного электрического сопротивления и

1677036

21-37

Таблица 1

* Составы с запредельным содержанием компонентов

Таблиц.а 2

Составитель Г. Тульский

Редактор Н. Киштулинец Техред M.Ìoðlåíòàë Корректор A,Îñàóëåíêî

Заказ 3082 Тираж 9И Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыпгиям при ГКЧТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 снижения теплопроводности, она содержит в качестве цирконсодержащего компонента цирконовый концентрат фракции

60 — 90 мкм, в качестве шамотно-глинистой составляющей — алюмосиликатный мертель 5 фракции 6 — 30 мкм, а в качестве фосфатного связующего — алюмоборфосфатный концентрат при следующем соотношении компо нентов, мас. ф .

Цирконовый концентрат 50-70

Алюмосиликатный мертель

Алюмоборфосфатный концентрат 5-13