Способ получения корундовой керамики, содержащей металлический никель

Изобретение относится к области керамических материалов на основе корунда, использующихся в технике в качестве режущего инструмента, как носитель для никелевых, платиновых и палладиевых катализаторов, керамических мембран, применяемых для очистки сточных вод и др. Способ получения корундовой керамики, содержащей металлический никель, включает операции термообработки оксида алюминия, введения никельсодержащей добавки, прессования при удельном давлении прессования 100 кгс и спекания при температуре 1550°С в среде водорода. Никельсодержащую добавку диметилглиоксимата никеля вводят в порошок оксида алюминия в виде раствора в этаноле с последующим удалением этанола выпариванием при 100°С, при следующем содержании компонентов в керамической шихте, в мас.%: диметилглиоксимат никеля 1-20, оксид алюминия – остальное. Технический результат изобретения – улучшение распределения слоёв никеля в матрице корунда и снижение температуры спекания кермета. 1 пр.

 

Изобретение относится к области керамических материалов на основе корунда, использующихся в технике в качестве режущего инструмента, как носитель для никелевых, платиновых и палладиевых катализаторов, керамических мембран, применяемых для очистки сточных вод и др. Композиционные материалы на основе корундовой керамики и металлов - керметы - применяют в качестве электропроводящей керамики, режущего инструмента, катализаторов и мембран.

Электропроводящая керамика на основе корунда используется в нефтяной и газовой промышленности в качестве электропроводящего слоя теплового датчика муфты-нагревателя, применяющейся для предотвращения образования парафиновых пробок (патент РФ №2117136. Соединительная муфта-нагреватель / Шакиров Р.А., Леонов В.А., Климов А.Д., Шетлер А.Г.)

Корундовая керамика в настоящее время является одним из распространенных видов броневой защиты, поскольку обладает хорошим сочетанием целевых свойств - плотностью, твердостью, прочностью и трещиностойкостью (Баринов С.М., Шевченко В.Я. Прочность технической керамики. - М.: Наука, 1996. - 160 с.). Требуемая трещиностойкость может быть достигнута за счет дисперсных, вязких фаз (Лукин Е.С. Современная высокоплотная оксидная керамика с регулируемой микроструктурой. Ч. I. Влияние агрегации порошков оксидов на спекание и микроструктуру керамики // Огнеупоры и техническая керамика. - 1996. - №1 - С. 5-14).

Традиционной технологией изготовления керметов является метод горячего прессования (Температурная зависимость трещиностойкости композиционных корундовых материалов, упрочненных частицами Ni и NiAl / Евдокимов В.Ю., Тютькова Ю.Б., Егоров А.А. и др // Материаловедение. 2014. - №3. - С. 53-56).

Однако серьезным недостатком горячего прессования является его высокая энергоемкость, дороговизна, необходимость использования специального оборудования, такого как прессы горячего прессования, специально изготавливаемые пресс-формы для горячего прессования.

В работе (Механосинтез нанокомпозитов корундовая керамика / интерметаллид / Т.Ю. Киселева, А.А. Новакова, Т.Ф. Григорьева и др. // Перспективные материалы. 2008. - №6. - С. 11-20) предложен оригинальный способ получения порошков интерметаллидов, основанный на механохимической активации смеси порошков Fe2O3, Al и Fe. При механохимическом взаимодействии компонентов смеси при определенных их взаимных концентрациях возможно полное прохождение реакции восстановления оксида железа с образованием нанокомпозита Fe2Al5/Al2O3.

В заявке WIPO Patent Application WO /1992/007102 Buljan S.T., Lingertat H., Wayne S.F. "Alumina ceramic-metal articles" плотно спеченный кермет получают смешиванием оксида алюминия с добавками оксида магния, оксида кремния и др. с металлическим порошком никеля при соотношении оксид алюминия/никель от 85:15 до 88:12.

Недостатком предложенного способа является необходимость смешивания двух твердых порошков - оксида алюминия и никеля, что не позволяет добиться идеального распределения частиц друг в друге.

Наиболее близким по техническому решению к заявляемому изобретению является патент США №7488443 Bewley et al "Electrically conductive cermet and method of making". Для получения электропроводящего кермета отделяют просеиванием через сито 100 мкм фракцию частиц оксида алюминия и смешивают в мельнице с фракцией частиц молибдена такого же размера, после чего прессуют и проводят обжиг в водороде при температуре 1875 градусов в течение 2 часов.

Недостатком предложенного способа является необходимость смешивания двух твердых порошков - оксида алюминия и молибдена, что не позволяет добиться идеального распределения частиц друг в друге, а также необходимость обжига при температуре 1875°С, что требует специальных печей и высоких затрат электроэнергии.

Задачей настоящего изобретения является улучшение распределения слоев никеля в матрице корунда, а также снижение затрат энергии при получении электропроводящего композиционного материала на основе матрицы из альфа-оксида алюминия, содержащей равномерно распределенные слои никеля.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание кермета, содержащего никель, равномерно распределенный в матрице корунда, и снижение температуры спекания кермета, что позволяет снизить температуру обжига и существенно экономить электроэнергию.

Технический результат достигается тем, что никельсодержащую добавку диметилглиоксимат никеля вводят в порошок оксида алюминия в виде раствора в этаноле с последующим удалением этанола выпариванием при 100°С, при следующем содержании компонентов в керамической шихте, % масс.:

Диметилглиоксимат никеля 1-20
Оксид алюминия до 100

с последующим отжигом полученного порошка при 200°С, прессованием при удельном давлении прессования 100 кгс и обжигом в водороде при температуре 1550°С.

Сущность изобретения состоит в том, что металлический никель вводят в корундовую матрицу в виде спиртового раствора диметилглиоксимата никеля с последующим выпариванием спирта и отжигом полученного порошка при 200°С для удаления остатков диметилглиоксима. Образовавшийся порошок после прессования в виде штабиков обжигают в водороде при 1550°С. Снижение температуры обжига на 300°С по сравнению с прототипом приводит к экономии печного ресурса, возможности более длительного использования нагревателей, а также существенной экономии электроэнергии.

При анализе микроструктуры полученных образцов керметов выявлено, что никель распределен равномерно в виде тонких слоев между частицами корунда. Электропроводящие свойства полученных образцов обусловлены наличием слоев никеля между частицами корунда.

Пример.

8,16 г диметилглиоксимата никеля растворяли в 300 мл этанола. К полученному раствору добавляли 45 г оксида алюминия, предварительно прокаленного при 1450°С. Смесь порошка и раствора перемешивали в течение 1 часа с помощью лопастной мешалки со скоростью оборотов 400-450 мин-1, после чего помещали смесь в сушильный шкаф и высушивали при температуре 100°С. Содержание диметилгиоксимата никеля в высушенном порошке 15,35 масс. %, оксида алюминия 84,65 масс. %. Полученный порошок отжигали при температуре 200°С и прессовали при удельном давлении прессования 200 кг/см2. Обжиг проводили в водородной печи при температуре 1550°С в течение 2 часов.

Способ получения корундовой керамики, содержащей металлический никель, включающий операции термообработки оксида алюминия, введения никельсодержащей добавки, прессования и обжига, отличающийся тем, что никельсодержащую добавку диметилглиоксимата никеля вводят в порошок оксида алюминия в виде раствора в этаноле с последующим удалением этанола выпариванием при 100°С, при следующем содержании компонентов в керамической шихте, % масс.:

Диметилглиоксимат никеля 1-20
Оксид алюминия до 100

с последующим отжигом полученного порошка при 200°С, прессованием при удельном давлении прессования 100 кгс и обжигом в водороде при температуре 1550°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии пористых керамических материалов и может быть использовано для изготовления изделий, эксплуатируемых в качестве высокотемпературной теплоизоляции (или теплозащиты), термостойкого огнеприпаса, носителей катализаторов, фильтров для очистки жидких и газовых сред.

Изобретение относится к технологии композиционных материалов и может быть использовано для получения прочных, износостойких изделий, работающих в трибосопряжениях в условиях воздействия статических и динамических нагрузок.

Изобретение относится к технологии композиционных материалов - керметов и может быть использовано для получения прочных износостойких изделий, работающих в трибосопряжениях в условиях самосмазывания.

Изобретение относится к области производства хромсодержащих огнеупорных материалов, предназначенных для футеровки стекловаренных печей при варке бесщелочных алюмоборосиликатных стекол.

Изобретение относится к изготовлению искусственных плавленых слюдяных материалов. Технический результат изобретения заключается в увеличении химической чистоты фторфлогопита, коррозионной и эрозионной стойкости материала.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности. Технический результат изобретения заключается в снижении открытой пористости и повышении шлакоустойчивости.

Изобретение может быть использовано при получении конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, для химической, нефтехимической, химико-металлургической промышленности и авиатехники.

Изобретение может быть использовано при получении конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, для химической, нефтехимической, химико-металлургической промышленности и авиатехники.

Изобретение относится к области получения композиционных материалов и изделий теплозащитного и конструкционного назначений для использования в авиакосмической технике и металлургии в условиях комплексных статических и динамических нагрузок при температурах до 2000°С в окислительной и абразивосодержащих средах.
Изобретение относится к конструкционным материалам. Технический результат изобретения заключается в повышении безусадочности, жаропрочности и жаростойкости, в сохранении механической прочности в интервале температур 25-1400°С, повышении долговечности и фазовой стабильности при любом использовании материала в указанном диапазоне температур.

Изобретение относится к технологии получения окислительно-стойких ультравысокотемпературных керамических композиционных материалов состава MB2/SiC, где М=Zr и/или Hf с нанокристаллическим карбидом кремния, которые могут быть использованы в качестве окислительно-, химически- и эрозионно-стойких материалов в потоках воздуха при температурах выше 2000°С, для создания авиационной, космической и ракетной техники, отопительных систем, теплоэлектростанций, а также в технологиях атомной энергетики, в химической и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к неорганической химии и неорганическому материаловедению, конкретно к получению порошковых материалов состава MB2-SiC, где М = Zr, Hf, содержащих нанокристаллический карбид кремния.

Изобретение относится к технологии магнитотвердых ферритов и может быть использовано при изготовлении гексаферритов стронция. Технический результат - повышение коэрцитивной силы по намагниченности гексаферрита стронция больше 235 кА/м и повышение активности при измельчении смеси исходных ферритообразующих компонентов в производстве гексаферрита стронция.

Изобретение относится к области создания высокотемпературных керамических материалов, а именно к способу получения плотноспеченного керамического материала из порошков карбида титана.

Изобретение относится к технологии получения керамических материалов - нанокомпозитов на основе нитрида кремния (Si3N4), и может быть использовано в различных областях науки и техники.

Изобретение относится к области порошковой технологии и предназначено для получения ультрадисперсных порошков нитрида кремния. Предложенный способ базируется на методе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС-процесса), в котором в качестве шихты используют смесь порошков предварительно активированного нитридообразующего компонента со средним размером частиц меньше 5 мкм и нитрида кремния в качестве разбавителя со средним размером частиц меньше 1 мкм и шириной распределения не более 2 в количестве менее 25% от общей массы, в качестве нитридообразующего компонента используют ферросилиций, после дробления спека проводят дальнейшее измельчение (дезагрегацию) порошка в струе сжатого газа, подаваемой в насыпной слой, при этом пылегазовый поток рециркулируют как внутри рабочего объема, выделяя крупные частицы из рабочего газа за счет инерционной и воздушно-центробежной сепарации, так и вне его, эжектируя выделенные из потока циклонным сепаратором мелкие частицы и возвращая их в рабочий объем, при этом одновременно над насыпным слоем и в зоне отделения частиц циклонного сепаратора создают область действия магнитного поля, в которую подают пылегазовый поток и осуществляют контактирование частиц с поверхностью магнита, причем в течение всего процесса измеряют напряжение, индуцируемое частицами железа в пылегазовом потоке, выходящем из насыпного слоя, и, при достижении им минимального (заданного) значения, процесс продолжают еще в течение не менее трех рециркуляций материала, оставшегося в рабочем объеме, затем эжектирование прекращают, а продукт классифицируют на фракции.

Группа изобретений относится к области технологии оптической оксидной керамики на основе алюмомагниевой шпинели MgAl2O4 для использования в оптическом приборостроении.

Изобретение относится к области порошковой технологии и предназначено для получения самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (СВС) нитрида кремния с высоким содержанием основного вещества, тонкодисперсным размером основной массы частиц при достаточно узком гранулометрическом составе.
Изобретение относится к области производства керамических материалов и предназначено для использования при изготовлении керамических мишеней, являющихся источником материала для магнетронного, электронно-лучевого, ионно-лучевого и других методов нанесения пленок в микро-, опто-, наноэлектронике.

Изобретение относится к созданию материалов на основе титаната бария. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении композитных керамических изделий типа опорных элементов (например, колец/валов подшипников качения/скольжения) или инструментов типа чашечных резцов или режущих керамических пластин.

Изобретение относится к области керамических материалов на основе корунда, использующихся в технике в качестве режущего инструмента, как носитель для никелевых, платиновых и палладиевых катализаторов, керамических мембран, применяемых для очистки сточных вод и др. Способ получения корундовой керамики, содержащей металлический никель, включает операции термообработки оксида алюминия, введения никельсодержащей добавки, прессования при удельном давлении прессования 100 кгс и спекания при температуре 1550°С в среде водорода. Никельсодержащую добавку диметилглиоксимата никеля вводят в порошок оксида алюминия в виде раствора в этаноле с последующим удалением этанола выпариванием при 100°С, при следующем содержании компонентов в керамической шихте, в мас.: диметилглиоксимат никеля 1-20, оксид алюминия – остальное. Технический результат изобретения – улучшение распределения слоёв никеля в матрице корунда и снижение температуры спекания кермета. 1 пр.

Наверх