Огнеупорный электропроводный керамический материал

 

ОПИСАНИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик 726063 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (5))M. Кл.

С 04 В 35/48

С 04 В 35/00 (22) За я влено 25.01.78 (21) 2571990/29 — 33 с присоединением заявки № (28) Приоритет

Государстеенный комитет

СССР (53) 3 Д К666.762.1 (088.8) ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 05.04 80 Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 05.04.80 I (72) Авторы изобретения

10. H. Караваев, А. Д. Неуймин и С. Ф. Пальгуев (7I ) Заявитель

Институт электрохимии Уральского научного центра

Академии Наук СССР (54) ОГНЕУПОРНЫЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ

МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к поликристаллическим окисным материалам на основе двуокиси циркония и может применяться в качестве твердого электролита в различных электрохимических устройствах, как в высокотемператур5 ной области, так и при температурах ниже

600 С.

В промышленности нашли широкое применение твердые электролиты на основе стабилизированной двуокиси циркония. Для стабилизации м кубической модификации двуокиси циркония к ней прибавляются отдельные окислы метал ла, например, CaO, tNgO, YQQ3 и друтие, которые при нагревании образуют с нею двухкомпонентные твердые растворы, Известен электропроводный керамический материал на основе двуокиси циркония с добавкой окиси скандия в кбличестве 9 — 12 мол,%

- 11).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является электропроводящий керамический материал, включающий (мол.%): двуокись циркония 88 — 92, окись скандия 3 — 6, окись хрома 4-.6 (2).

Обладая высокой электропроводностью при повышенных температурах, твердые электролиты этих составов имеют существенный недостаток: при темпеоатурах ниже 600 С величина их электропроводности резко понижается.

Это понижение электропроводности ограничивает температурный интервал таких электрохимических устройств с твердым электролитом, как топливные элементы, электролизеры, датчики кислорода и тд.

Цель изобретения — повышение ионной проо водимости при температурах ниже 600 С.

Поставленная цель достигается тем, что огнеупорный электропроводный керамический материал, включающий двуокись циркония, окись скацция и добавку содержит в качестве добавки двуокись титана при следующем соотношении компонентов, мол.%:

Двуокись циркония 87, 3-89,6

Двуокись скацдия 9,7 --10,0

Двуокись титана 0,5 -3,0

При добавке двуокиси титана в количестве более 3 мол.% возрастание электропроводиости при температурах ниже 600 С уже не столь

726063

Удельная электропроводность (ом см) при температуре, С

Температура, С

Состав, мол. %

450 500 550

600

2000 3,16 10 4 11,13 10 з 3,02 10 з 7,95 10 з

800 1 90 10-4 6 33 10 а 1 83 10 з 4,55 10 з

89,1ZrOq +9,98сг 03+1TiO

87,3ЕгОг+9,7$сг Оз+ЗТ Ог

Составитель B. Соколова

Техред М.Петко

Корректор Е. Папп

Редактор .И, Квачадзе

Заказ 594/19

Тираж 671 Подписное

11НИИП И Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушекая наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проек1ная,4

3 велико, а при повышенных температурах электропроводности состава заметно понижается.

При добавках двуокиси титана в колйчестве меньшем 0,5 мол.% эффект повышения электропроводности при температурах ниже 600 С мало заметен вследствие наличия в структуре керамики малоэлектропроводной фазы Scg Zr у 017.

Добавку двуокиси титана в количестве 1 мол.% .. следует считать оптимальной.

Для получения указанных выше твердых tp электролитов смеси окислов металлов, взятые в нужном соотношении, тщательно растирали

Формула изобретения

Огнеупорный злектропроводный керамический материал включающий двуокись циркония, окись скандия и добавку, о т л и ч аю шийся тем; что, сцелью повьшюния ионной проводимости при температурах ниже 600 С,он содержит в качестве добавки двуокись титана при gp следующем соотношении компонентов, мол.%: ,Пвуокись циркония 87,3 — 89,6

Окись скандия 9,7 — 10,0 двуокись титана 0,5 — 3,0

1и перемешивали в яшмовой ступке, затем прессовали в стальной пресс-форме при удельном давлении прессования равном приблизительно

2000 кг/см . Полученные заготовки обжигали сначала на воздухе при температуре 1400 С, . затем в вакууме при температурах 1800—

2000 С и наконец снова на воздухе при темпе. ратуре 1400 С в течение 2 — 3 час. Измерение электропроводности проводили на воздухе в области температур 450 — 1200 С.

Конкретные составы и свойства полученных из них электролитов представлены в таблице.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе с

1,. Алексеенко Л. С. и др. Электропроводность двуокиси циркония, стабилизированной окисью скандия Сб. Производство спец. огнеупоров, М 3, М. "Металлургия", 1976, с. 5 — 10, 2. Авторское свидетельство СССР N 537984, кл. С 04 B;35/48, 1975,