Способ получения кварцевой керамики

Изобретение относится к технологии керамических материалов из кварцевой керамики с повышенной прочностью на изгиб, позволяющей изготавливать керамические экраны для приборов разного назначения и огнеупорные керамические изделия. Технический результат изобретения - повышение механической прочности (прочности на изгиб) кварцевой керамики, полученной методом шликерного литья. Способ получения кварцевой керамики включает изготовление водного шликера из кварца плотностью 1,75-1,86 г/см3, формирование заготовок методом отлива в гипсовые формы, сушку сырых заготовок не менее 24 часов при комнатной температуре, последующую термообработку. Термообработку проводят в установке с графитовым нагревателем при температуре 1300-1400°С в течение 0,2-1,0 часа в вакууме 0,7-1,5 мм рт.ст при скорости нагрева не более 10 град/мин, после чего охлаждают от 1300-1400 до 1000°С со скоростью охлаждения 5-10 град/мин с последующим инерционным охлаждением. Из кварцевой крупки готовят водный шликер с плотностью 1,75-1,83 г/см3, а из боя кварцевого стекла с плотностью 1,79-1,86 г/см3. 2 з.п. ф-лы, 2 пр.

 

Изобретение относится к технологии керамических материалов из кварцевой керамики с повышенной прочностью на изгиб, позволяющей изготавливать керамические экраны для приборов разного назначения и огнеупорные керамические изделия.

Известна технология получения кварцевой керамики с повышенной высокотемпературной прочностью и сохранением диэлектрических и теплофизических свойств (Патент РФ №2458022 МПК С04В 35/14, В82В 3/00, опубл. 20.08.2012). Получение наномодифицированной кварцевой керамики осуществляют, подвергая обожженную кварцевую керамику или изделия из нее с открытой пористостью 7-14%, полученную методом водного шликерного литья из полидисперсной суспензии с размером зерен от 0,1 до 500 мкм при содержании частиц 0,1-5,0 мкм 20-30%, частиц 60-500 мкм 2-10%, пропитке в водном растворе соли Аl(NO3)3⋅9Н2O, а затем сушке и пиролизу при температуре 400-600°С в течение 2-6 часов. Однако упрочнение кварцевой керамики в этом случае идет только за счет малого увеличения плотности керамики наночастицами α-Аl2О3 без изменения энергии поверхностного слоя.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения модифицированной кварцевой керамики, включающий изготовление шликера из боя кварцевого стекла, формирование сырой заготовки и пропитку последней жидким пропитывающим раствором, а затем сушку пропитанной заготовки и последующую термообработку. Для пропитки использовали раствор Аl(NO3)3, тетраэтоксисилана, этанола и воды с рН≥4 в растворе, а термообработку заготовки осуществляли при температуре 950-1200°С (Патент РФ №252582014 МКП С04В 35/14, С04В 41/4692, опубл. 20.08. 2014).

Недостатки данного способа: увеличение прочности керамики достигается только при получении сырых заготовок с высокой пористостью, что не обеспечивает высокой прочности керамики.

Применение энергоемких технологических операций приводит к снижениею технико-экономической эффективности процесса изготовления керамики.

Задачей изобретения является повышение механической прочности (прочности на изгиб) кварцевой керамики, полученной методом шликерного литья.

Технический результат достигается за счет технологии, режимы которой подобраны опытным путем.

Задача изобретения решается в новом способе получения кварцевой керамики, включающем изготовление водного шликера из кварца, формирование заготовки методом отлива водного шликера в гипсовые формы, сушку и последующую термообработку, в котором, в отличие от прототипа, изготавливают водный шликер из кварца плотностью от 1,75 до 1,86 г/см3, полученные сырые заготовки сушат не менее 24 часов при комнатной температуре, последующую термообработку проводят в установке с графитовым нагревателем при температуре 1300-1400°С в течение 0,2-1,0 часа в вакууме 0,7-1,5 мм рт.ст. при скорости нагрева не более 10 град/мин, после чего охлаждают от 1300-1400 до 1000°С со скоростью охлаждения 5-10 град/мин с последующим инерционным охлаждением.

Возможно приготовление водного шликера из кварцевой крупки, плотность которого должна быть в пределах 1,75-1,83 г/см3, или приготовление водного шликера из боя кварцевого стекла, плотность которого должна быть в пределах 1,79-1,86 г/см3.

Использование водного шликера из кварцевой крупки заданной плотности 1,75-1,83 г/см3, сушки заготовки, полученной методом отлива в гипсовые формы, не менее 24 часов при комнатной температуре, что обеспечивает идентичные начальные и граничные условия для протекания процессов при спекании заготовки. Затем последнюю подвергают термообработке в вакуумной установке с указанными режимами. Скорость нагрева обуславливает изотермические условия нагрева образцов и равномерность изменения энергии поверхности и зерен материала. При температуре 1300-1400°С происходит равномерная усадка, что повышает однородность конечного продукта, и трансформация структуры материала, как результат протекания механизмов спекания, что позволяет получить упрочненную кварцевую керамику. Термообработка в вакуумной установке с графитовым нагревателем при температурах 1300-1400°С обеспечивает необходимый химический потенциал среды для интенсификации процессов спекания на поверхности и в объеме заготовки. Ограничение по скорости охлаждения в интервале температур 1400-1000°С позволяет получить однофазный материал без фазы кристобалита, последний снижает механическую прочность кварцевой керамики.

Использование водного шликера с плотностью с 1,83-1,86 г/см3, приготовленного из боя кварцевого стекла (трубки с толщиной стенки 3-4 мм), позволяет получить высокоплотный шликер с большей дефектностью поверхности зерен и измененной поверхностной энергией их в заготовке, что проявляется при протекании механизмов спекания. Интенсивность спекания заготовки выше, чем при использовании шликера из кварцевой крупки, что отражается на продолжительности термообработки.

Все диапазоны технологических параметров получения упрочненной кварцевой керамики являются оптимальными для достижения заявленного результата.

Конкретный пример выполнения 1.

Из водного шликера, приготовленного из кварцевой крупки с содержанием SiO2 не менее 96 мас.%, плотностью 1,79 г/см3 формируют прямоугольные заготовки с сечением 8,5+0,5×8,5+0,5 мм методом отлива в гипсовые формы и последующей сушкой в течение примерно 150 часов при комнатной температуре. Затем полученные заготовки подвергают термообработке в установке с графитовым нагревателем при температуре 1300°С в течение 0,5 часа в вакууме 0,8 мм. рт.ст. при скорости нагрева не более 10 град/мин, после чего охлаждают в диапазоне температур 1300-1000°С со скоростью охлаждения 5 град/мин. Методом трехточечного изгиба был определен предел прочности при изгибе полученных образцов кварцевой керамики, равный 386 кг/см2.

Конкретный пример выполнения 2.

Из водного шликера, приготовленного из боя кварцевого стекла, например полученного из трубок с толщиной стенки 3-4 мм, с плотностью 1,85 г/см3, формируют прямоугольные заготовки с сечением 8,5+0,5×8,5+0,5 мм методом отлива в гипсовые формы и последующей сушкой в течение примерно 72 часов при комнатной температуре. Затем полученные заготовки подвергают термообработке в установке с графитовым нагревателем при температуре 1300°С в течение 0,5 часа в вакууме 0,8 мм рт.ст. при скорости нагрева не более 10 град/мин, после чего охлаждают в диапазоне температур 1300-1000°С со скоростью охлаждени 8 град/мин. Предел прочности на изгиб полученных образцов кварцевой керамики был равен 520 кг/см2.

Предложенная технология получения кварцевой керамики подобрана опытным путем и обеспечивает увеличение механической прочности (на изгиб) материала и, как следствие, термостойкости за счет повышения однородности керамики и плотности материала, а также очистки межзеренных границ керамики.

1. Способ получения кварцевой керамики, включающий изготовление водного шликера из кварца, формирование заготовки методом отлива водного шликера в гипсовые формы, сушку и последующую термообработку, отличающийся тем, что изготавливают из кварца водный шликер плотностью 1,75-1,86 г/см3, полученные сырые заготовки сушат не менее 24 часов при комнатной температуре, последующую термообработку проводят в установке с графитовым нагревателем при температуре 1300-1400°C в течение 0,2-1,0 часа в вакууме 0,7-1,5 мм рт.ст. при скорости нагрева не более 10 град/мин, после чего охлаждают от 1300-1400°C до 1000°C со скоростью охлаждения 5-10 град/мин с последующим инерционным охлаждением.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водный шликер плотностью 1,75-1,83 г/см3 приготовлен из кварцевой крупки.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водный шликер плотностью 1,79-1,86 г/см3 приготовлен из боя кварцевого стекла.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления кремнеземистых легковесных керамических проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта - ГРП.

Изобретение относится к производству керамических изделий из кварцевой керамики, типа кварцевых тиглей для металлургической промышленности. Предложен способ формования заготовок из кварцевой керамики, включающий приготовление водного шликера кварцевого стекла с плотностью 1,80÷1,91 г/см3, его заливку в пористую форму под давлением и выдержку под давлением в течение заданного времени, в котором формование проводят в форме, выполненной из пористого полимера, под давлением 0,5÷0,8 МПа, а время выдержки шликера под давлением рассчитывают исходя из отношения толщины стенки заготовки к скорости набора, которая составляет 10÷20 мм/ч.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к производству керамических проппантов, в частности к подготовке сырьевой смеси, предназначенной для изготовления среднеплотных и легковесных магнезиально–кварцевых проппантов с насыпной плотностью 1,4–1,65 г/см3.

Изобретение относится к керамической промышленности, а точнее к технологии получения кварцевой керамики с пониженной температурой спекания, и может найти широкое применение для производства высокотермостойких керамических изделий различного назначения.

Изобретение относится к способам получения высокоплотных керамических материалов на основе кварцевого стекла - кварцевой керамики с открытой пористостью, близкой к нулю.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических расклинивающих агентов, предназначенных для использования при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта.

Изобретение относится к способу получения сегментированного гелевого композита, содержащего стадии обеспечения листа сегментированного волокном холста или листа сегментированного пенопласта с открытыми порами, объединения листа с предшественником геля, гелеобразования предшественника геля, гелеобразования объединения с получением композитного листа, свертывания в рулон композитного листа и сушки композитного листа с получением сегментированного, армированного гелевого композита.
Изобретение относится к производству бомз-подставок для обжига крупногабаритных керамических изделий из стеклокерамики литийалюмосиликатного состава. Измельчают мокрым способом закристаллизованное стекла, либо забракованные после термообработки изделия, либо использованные бомз-подставки, либо отливки произвольной формы, получаемые из шликеров, оставшихся в подпиточных емкостях формовых комплектов после окончания набора стеклокерамических изделий до получения водного шликера с плотностью 2,10÷2,20 г/см3, с тониной помола с остатком на сите 0,063 мм 7,1÷12,5%.

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов, используемых для изготовления блоков, футеровки тепловых агрегатов. Шихта для изготовления огнеупорного материала включает, мас.

Изобретение относится к производству огнеупорных материалов, используемых для изготовления блоков, футеровки тепловых агрегатов и т.п. Шихта для изготовления огнеупорного материала включает следующие компоненты, мас.%: жидкое стекло 9,2-9,8; кремнефтористый натрий 1,0-1,2; кварцит 29,0-32,0; железная окалина 1,0-1,5; бура 1,0-1,5; динас - остальное.

Изобретение относится к составам мелкозернистых литых и самоуплотняющихся бетонных смесей для получения высокопрочных песчаных бетонов и может быть использовано для изготовления как монолитных, так и сборных изделий и конструкций, используемых в строительстве, где по технологии требуется повышенная текучесть смеси на стадии применения, высокая ранняя и проектная прочность бетона.

Изобретение относится к строительным материалам, в частности к составам комплексных добавок для бетонных смесей. Технический результат - повышение удобоукладываемости смесей, а также повышение прочности изделий и конструкций, особенно в ранние сроки.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству мелкозернистых бетонов. Сырьевая смесь для изготовления мелкозернистого бетона содержит, мас.ч.: портландцемент 24-26, кварцевый песок 74-76, водоудерживающую добавку – замоченный до набухания в 3%-ном водном растворе перекиси водорода и измельченный до образования гелевидной массы желатин 0,1-1,0, воду 12-14.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков. Бетонная смесь включает, мас.

Изобретение относится к производству бетонов, изделия из которых могут быть использованы преимущественно внутри складских помещений. Сырьевая смесь для изготовления бетона содержит, мас.ч: портландцемент 24-26; песок из палыгорскита 24-26, водоудерживающую добавку – замоченный в воде до набухания полиакрилат натрия, измельченный до образования гелевидной массы, 0,1-1,0, воду 26-36.

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к производству огнеупорных пластичных масс, предназначенных для уплотнения зазора между футеровкой сталеразливочного ковша и обортовкой кожуха ковша, уплотнений в стыках огнеупорной кладки тепловых агрегатов, ремонта и восстановления разрушенных участков огнеупорной кладки.

Изобретение относится к способам формования материалов для асфальтирования. Способ получения тонкого асфальтового покрытия, включающий следующие стадии: соединение асфальта-основы, оксидированного полиолефина и скелетного материала с целью образования материала для асфальтирования, установление при заданной толщине показателя колееобразования при высоких температурах сравнительного уплотненного асфальтобетонного материала, содержащего скелетный материала и асфальт-основу без оксидированного полиолефина и укладка слоя материала для асфальтирования на подложку и уплотнение материала для асфальтирования до толщины, которая меньше указанной заданной толщины сравнительного уплотненного материала для асфальтирования; при этом колееобразование при высоких температурах снижается или остается на прежнем уровне в сравнении с указанным показателем колееобразования при высоких температурах уплотненного материала для асфальтирования.

Изобретение относится к производству керамических изделий из кварцевой керамики, типа кварцевых тиглей для металлургической промышленности. Предложен способ формования заготовок из кварцевой керамики, включающий приготовление водного шликера кварцевого стекла с плотностью 1,80÷1,91 г/см3, его заливку в пористую форму под давлением и выдержку под давлением в течение заданного времени, в котором формование проводят в форме, выполненной из пористого полимера, под давлением 0,5÷0,8 МПа, а время выдержки шликера под давлением рассчитывают исходя из отношения толщины стенки заготовки к скорости набора, которая составляет 10÷20 мм/ч.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к приготовлению мелкозернистых бетонных смесей. Технический результат - повышение сцепления пластмассы с цементным камнем.

Изобретение относится к применению по меньшей мере одного содержащего азот органического соединения и/или его соли в комбинации с по меньшей мере одной ароматической карбоновой кислотой и/или ее солью для улучшения устойчивости при замерзании и оттаивании активированного щелочью алюмосиликатного вяжущего, а также к активированному щелочью алюмосиликатному вяжущему, содержащему ε-капролактам и бензоат натрия в качестве стабилизирующих веществ при замерзании и оттаивании.

Изобретение относится к технологии получения керамических композитов с улучшенными механическими, экологическими и декоративными характеристиками и может быть использовано для производства ответственных технических и/или декоративных и ювелирных изделий, таких как корпус часов, циферблат, а также в иных областях народного хозяйства. В способе получения черного керамокомпозитного изделия, включающем диспергирование пигмента в дистиллированной воде с последующим добавлением в полученную суспензию керамической матрицы, сушку до получения порошкообразной массы, формование заготовки из полученной порошкообразной массы и ее спекание, при диспергировании в качестве пигмента используют оксид графена, керамическую матрицу добавляют в суспензию оксида графена в виде водной суспензии стабилизированного оксидом иттрия оксида циркония, сушку осуществляют предварительным удалением жидкой фазы с последующей лиофилизацией, а графен восстанавливают из оксида графена в процессе изготовления изделия путем искрового плазменного спекания заготовки. Оптимально масса оксида графена составляет 0,37-0,74% от массы графена и стабилизированного оксидом иттрия оксида циркония. Технический результат - расширение технологических возможностей получения изделия, пригодного для тонкой финишной обработки с использованием электрофизических и/или электрохимических методов за счет повышения удельной проводимости материала. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к технологии керамических материалов из кварцевой керамики с повышенной прочностью на изгиб, позволяющей изготавливать керамические экраны для приборов разного назначения и огнеупорные керамические изделия. Технический результат изобретения - повышение механической прочности кварцевой керамики, полученной методом шликерного литья. Способ получения кварцевой керамики включает изготовление водного шликера из кварца плотностью 1,75-1,86 гсм3, формирование заготовок методом отлива в гипсовые формы, сушку сырых заготовок не менее 24 часов при комнатной температуре, последующую термообработку. Термообработку проводят в установке с графитовым нагревателем при температуре 1300-1400°С в течение 0,2-1,0 часа в вакууме 0,7-1,5 мм рт.ст при скорости нагрева не более 10 градмин, после чего охлаждают от 1300-1400 до 1000°С со скоростью охлаждения 5-10 градмин с последующим инерционным охлаждением. Из кварцевой крупки готовят водный шликер с плотностью 1,75-1,83 гсм3, а из боя кварцевого стекла с плотностью 1,79-1,86 гсм3. 2 з.п. ф-лы, 2 пр.

Наверх