Способ изготовления пористой керамики
Использование1 получение пенокерамических материалов для м%га ллур йч ёской химической промышленности Сущность изобретения органическую пену пропитывают суспензией, минеральная часть которой содержит оксиды алюминия и кремния, удаляют избыток суспензии, сушат, вновь пропитывают суспензией и обжигают при температуре 1595-1840°С. При этом используют суспензии с разным содержанием оксида алюминия, причем общее содержание оксида алюминия в кера мике составляет более 60 мол % 1 табл
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е С К ИХ
РЕСПУБЛИК (st)s С 04 В 35/14
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4784328/33 (22) 22,01.90 (46) 23.12.92. Бюлк N 47 (71) Белорусское республиканское научнопроизводственное обьединение порошковой металлургии (72) О.Л. Сморыго, А.Н. Леонов, M.B. Тумилович, Jl.Â. Цедик и В.К; Шелег (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1294794, кл. С 04 В 38/06, 1985.
Патент Англии N. 1388912, кл. С 04 В 21/00, 1975.
Изобретение относится к получению пенокерамических фильтрующих материалов. применяемых в металлургической, химической промышленности, в частности. для фильтрации.расплавов металлов, Известен способ изготовления фильтрующей пенокерамики, включающий пропитку поропласта: открытыми порами тиксотропной суспзнзией, удаление избытка суспензии, сушку и обжиг. Изготовленный по этому способу фильтр обеспечивает высокую степень очистки расплава. Однако, механическая прочность такой пенокерамики невысока, т,к. керамйческая перемычки имеют небольйую толщину и ха-: рактеризуетсР наличием большого числа дефектов, возникающих при интенсивном удалении продуктсз разложения органического каркаса
Наиболее близ:им по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому является способ . изготовления пенокерамики, включающий ° Ц „„1782969 А1 (54) СПОСОБ ЙЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТОЙ
КЕРАМИКИ (57) Использование: получение пенокерамических материалов для метакллургйческой химической промышленности. Сущность изобретения: органическую пену проййтывают суспензией, минеральная часть которой содержит оксиды алюминия и кремния, удаляют избыток суспензии, сушат, вновь пропитывают суспензией и обжигают при температуре 1595-1840 С. При этом используют суспензии с разнйм содержанием оксида алюминия, причем общее содержание оксида алюминия в керамике составляет более 60 мол, $. 1 табл. пропитку органическои пены, например, пенополиуретана, водной керамической суспензией, сушку, повторную пропитку и обжиг, причем перед первой пропиткой про! изводится обработка с рганического каркаса жидкостями — модификаторами, повышающими адгезию керамической суспензии. По, Q© этому способу получают пенофильтры с бо- Я лее высокой механической прочностью. до-, О стигаемой за счет увеличения толщины 0 керамических перемычек. Однако, описанный способ не улучшает существенно механические характеристики, материала, т.к. спекание в отсутствии жидкой фазы не при водит к лвтлиомт: "ввлечиввиию" дефектов. ), в
Жидкофазное сп .каниа по этому способу не представляется возможным, т,к. Керамический каркас при температуре жидкофазного спекания теряет устойчивость, Поэтому процесс спекания проводчт при температ рах, обеспечивающих тверцофазное спекание, что резко увеличивает время выдержки и снижает произвоцительность процесса.
1782969
Целью изобретения является повышение прочности материала и производительности процесса. Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем пропитку органической пены керамической суспензией, минеральная часть которой содержит оксиды алюминйя и кремния, удаление избытка суспензий, сушку, повторную пропитку и обжиг, пропитку пены ведут суспензиями с разным содержанием оксида алюминия, при этом общее количество оксида алюминия в пористой iceрамике составляет более 60 мол,%, а обжиг осуществляют при 1595-1840 С, Положительный эффект способа обусловлен следующим. Диаграмма -состояния системы АЬ Оз — SI0z делится на две области: состав 1 с содержанием АЬОз более 60 u температурой солидуса 1840 C и состав II c содержанием AbOg менее 60 и температурой солидуса 1595 С, При нагреве до т емпер а тур выше
1595 С, но ниже 1840 С в- слое состав II образуется жидкал фаза. В то же время слой состава! остается в твердом состоянии, Ин. фильтрация жидкой фазы из слоя состава II в слой состава 1 приводит к залечиванию дефектов, образующихся в результате интенсивного разложения органического каркаса. Кроме того, пропитка жидкой фазой порогового пространства слоя состава значительно интенсифицирует процесс спекания за счет ускоренной перекристал лизации фаз и ускоренного роста межчастичных контактов
Если температура спекания превышает
1840 С, в обоих слоях появляется жидкая фаза, и керамический каркас теряет механическую устойчивость. При температуре обжига менее 1595 С жидкая фаза в обоих слоях отсутствует, и спекание происходит по мехэйизму твердофазйой диффузии, скорость которой, особенно в слое состава I, крайне мала.
Кроме того, не происходит залечивание дефектов, образовавшихся в результате выгорания органического каркаса, Поэтому не удается в конечном итоге достичь высоких значений механической прочности.
Для успешной реализации способа должно выполняться условие — содержание оксида алюминия в керамике > 60 мол. . При этом жидкая фаза, образующаяся в процессе спекания в слое состава И, пропадает в результате процессов перекристаллизации, стремясь к своему равновесному значению с содержанием А!гОз более 60 мол. (состав
1) и температурой солидуса 1840 С. В случае, если содержание оксида алюминия (60 мол,%. жидкая фаза появляется в обоих слоях, что приводит к потере устойчивости материала.
Условие — содержание оксида алюминия > 60 мол. накладывает ограничение на
5 содержание в наружном слое состава П
Таким образом, в предлагаемом способе достигается двойной эффект. Во-первых, наличие жидкой фазы обеспечивает повышение прочности материала за счет
10 "залечивания" дефектов керамических перемычек, Во-вторых, присутствие жидкой фазы повышает производительность процесса за счет ускорейной перекристаллизации фаз и ускоренного роста межчастичных
15 контактов .
Пример 1, Заготовку размером
60х60х60 из открытоячеистого пенополиу - ретана со средним размером ячейки 2,5 мм
20 пропитывали суспензией, состоящей из
902 + 90 мол,% AI20a, удаляли излишки суспензии, сушили, при 150ОС 1 ч, произвожигэли при 1720ОС I ч
Пример 2, Заготовку из открытоячеистого пенополиуретана размером
60х60х60 мм со средним размером ячейки
30 2,5 мм пропитывали суспензией, состоящей из SI02+ 70 мол.% A!203, удаляли избыток суспензии, сушили при 150 С 1 ч, повторно пропитывали тем же составом и обжигали при 1720 С 3 ч.
35 Прочность на сжатие определяли на разрывной машине (ФРГ) по методике, разработанной на основании ГОСТ 4736-81.
Пористость.определяли стандартным методом гидростатического взвешивания. Экс40 периментальные данные, полученные на образцах по примерам 1 и 2, а также на образцах, полученных аналогично, представлены в таблице, Анализ полученных результатов пока45 зывает, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет IloBffcMTb механическую прочность более чем в 2-3 раза и увеличивает производительность процесса в 3 раза.
Формула изобретения
Способ изготовления пористой керамики, включающий пропитку органической пены керамической суспензией, минеральная часть которой содержит оксиды алюминия и кремния, удаление избытка суспензии, сушку, повторную пропитку и обжиг, о т л и ч а юшийся тем, что. с целью повышения прочности пористой керамики и производидили повторную пропитку суспензией состава Я!Ог + 50 мол.% AlzOa, Заготовку
25 продували сжатым воздчхом; сушили и об- l782969
Сеойстеа образцое. поаучейнмх na предлагаемому способу
Составитель E,Áèêáóëàòîâà
Теехред M,Mîðãåíòàë Корректор С.Юско
Редактор
Заказ 4489 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035. Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина. 101
5 . 6 тельности процесса, пропитку пены ведут сида алюмийия в пористой кс рамике составеуспензиямис разным содержанием оксида, ляет более 60 мол,%. а обжиг осуществляют алюминия, при этом общее количество ок- при 1595-1840 С.
