Способ получения керамических изделий

 

Изобретение относится к технологии изготовления высокоогнеупорных теплоизоляционных изделий и может быть использовано при конструировании высокотемпературных резистивных электропечей с нагревателями из диоксида циркония, дисилицида молибдена и хромита лантана. Способ получения керамических изделий с одинаковыми по размеру сферическими равномерно распределенными порами включает смешение керамического порошка из цирконата стронция в количестве 90-97% от общей массы или смеси диоксида циркония со стронцийсодержащими веществами, например карбонатом или оксидом стронция, взятыми в стехиометрическом соотношении, с выгорающей добавкой и 3-5%-ный водным раствором поливинилового спирта в качестве связующего. В качестве выгорающей добавки используют предварительно вспученный в кипящей воде гранулированный полистирол. Заготовки формуют трамбованием, вылеживают на воздухе в течение 24 ч, сушат и производят термообработку при температуре 1650-1800^oС. Технический результат изобретения - получение огнеупорных пористых изделий, обладающих повышенным электрическим сопротивлением и высокими теплоизоляционными свойствами при высокой температуре, а также упрощение процесса получения пористых материалов.

Изобретение относится к технологии изготовления высокоогнеупорных теплоизоляционных изделий и может быть использовано при конструировании высокотемпературных резистивных электропечей с нагревателями из диоксида циркония, дисилицида молибдена и хромита лантана.

Известен способ получения керамических изделий с применением полистирола (а.с. 885225, С 04 В 35/48, С 04 В 21/06, 1981 г.). В качестве керамического материала используют циркониевый концентрат, который смешивают с пенообразователем - клееканифольной эмульсией и в полученную суспензию добавляют предварительно вспененный гранулированный полистирол в количестве 5-15% от объема твердой фазы суспензии с целью снижения усадки и сокращения продолжительности сроков сушки изделий. Недостатками аналога являются относительная сложность получения данным методом изделий на основе керамических материалов с высокой истинной плотностью и низкая термостойкость получаемых изделий.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения керамического изделия с одинаковыми по размеру сферическими и равномерно распределенными порами из керамического порошка и разлагаемых полимерных микросфер с последующей термообработкой (международная заявка 90/03349, С 04 В 38/06, 1990 г.). В качестве материала керамической матрицы предлагается использовать такие вещества, как оксид алюминия, карбид кремния, карбид бора, нитрид алюминия, диоксид циркония, муллит, кордиерит и стеклокристаллический материал, а в качестве полимерной выгорающей добавки - полистирол, поливинилхлорид и др. Изделие получают методом шликерного литья из коллоидной суспензии керамического порошка и полимерных микросфер с последующей фильтрацией, вылеживанием заготовки и термообработкой. Недостатками прототипа являются сложность технологии, обусловленная многостадийностью и длительностью процесса, а также недостаточно высокие теплоизоляционные свойства вследствие повышенной теплопроводности используемого керамического наполнителя.

Задачей изобретения является получение огнеупорного пористого изделия, сочетающего повышенное электрическое сопротивление и высокие теплоизоляционные свойства при высоких температурах и упрощение процесса получения пористого изделия.

Поставленная задача решается способом получения керамического изделия с одинаковыми по размеру сферическими и равномерно распределенными порами, включающим смешение керамического порошка из цирконата стронция в количестве 90-97% от общей массы или смеси диоксида циркония со стронцийсодержащими веществами, например, карбонатом или оксидом стронция, взятыми в стехиометрическом соотношении, с выгорающей добавкой, в качестве которой используют предварительно вспученный в кипящей воде гранулированный полистирол и введение 3-5 - процентного водного раствора поливинилового спирта в качестве связующего. Массу формуют трамбованием, вылеживают на воздухе в течение 24 ч, сушат и проводят термообработку при температуре 1650-1800^oС.

Отличие предложенного способа от прототипа заключается в том, что в качестве керамического порошка используют цирконат стронция или смесь диоксида циркония со стронцийсодержащими веществами, например, карбонатом или оксидом стронция, взятыми в стехиометрическом соотношении, в качестве выгорающей добавки используют предварительно вспученный в кипящей воде гранулированный полистирол и вводят 3-5 - процентный водный раствор поливинилового спирта в качестве связующего, а массу формуют трамбованием и термообработку проводят при температуре 1650-1800^oС.

Такая совокупность признаков в литературе неизвестна. Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1 Способ изготовления пористого изделия на основе цирконата стронция Смешивают исходные компоненты в следующем соотношении, мас.%: цирконат стронция - 95; гранулы вспученного полистирола - 5; 5 - процентный водный раствор поливинилового спирта - 16 сверх 100 Формуют изделие трамбованием, вылеживают на воздухе, сушат и обжигают при температуре 1700^oС.

Полученные изделия обладают следующими свойствами: Открытая пористость, % - 47.80 Кажущаяся плотность, г/см³ - 2.74 Теплопроводность при температуре 1000^oС, Вт/(м•К) - 0.80
Пример 2
Способ изготовления пористого изделия на основе смеси оксидов
Смешивают исходные компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Смесь 45.5% диоксида циркония и 54.5% карбоната стронция - 92;
Гранулы вспученного полистирола - 8;
5 - процентный водный раствор поливинилового спирта - 18 сверх 100
Формуют изделие трамбованием, вылеживают на воздухе, сушат и обжигают при температуре 1700^oС.

Полученные изделия обладают следующими свойствами:
Общая пористость, % - 81.75
Кажущаяся плотность, г/см³ - 1.00
Теплопроводность при температуре 1000^o С, Вт/(м•К) - 0.62в

Формула изобретения

Способ получения керамических изделий с одинаковыми по размеру сферическими и равномерно распределенными порами, включающий смешение керамического порошка, полистирола в качестве выгорающей добавки, формование изделий, вылеживание на воздухе в течение 24 ч и их термообработку, отличающийся тем, что в качестве керамического порошка используют цирконат стронция в количестве 90-97% от общей массы или смесь диоксида циркония со стронцийсодержащими веществами, например, карбонатом или оксидом стронция, взятыми в стехиометрическом соотношении, в качестве выгорающей добавки применяют предварительно вспученный в кипящей воде гранулированный полистирол, вводят 3-5%-ный водный раствор поливинилового спирта в качестве связующего, полученную массу формуют трамбованием с последующей сушкой и термообработкой при температуре 1650-1800^oС.