Материал для изготовления твердого электролита

 

E..çì: "чля

Н И-Е

Союз Советсиик

Социалистически к

Республик

ОПИСА

ИЗОБРЕТЕНИЯ >763295

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.03.77 (23) 2460213/29-33 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 150980.. Бюллетень В 34

Дата опубликования описания 18. 09. 80

{53)М. Кл.з

С 04 В 35/10

Государственный коинтет

СССР по деяаи изобретений н открытый (53) УДК 666. 762 (088.8) (72) Авторы изобретения

H. В. Семкина, Г. С. Ившина и И. В. Зинковский (71) Заявитель

Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности (5" ) МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗ ГОТОВЛЕ НИЯ ТВЕРДОГО

ЭЛЕКТРОЛИТА

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано для изготовления твердых электролитов, эащитнмх наконечников 5 и других огнеупорных изделий.

Известны материалы для изготовле-ния твердых электролитов, содержащие двуокись циркония, стабилизированную окисью иттрия, окисью кальция, или 10 окисью бериллия(Т).

Однако твердые электролиты, полученные иэ двуокиси циркония, имея высокую электропроводность и долю ионной проводимости, совершенно нетермостойки, т.е. не выдерживают резких нагревов 20-1600 С, не сохраняют своих электрических свойств при длительном контакте с жидкой сталью вследствие разложения твердых раство-20 ров

Известны также твердые электролиты из бета-окиси алюминия, имеющие полную ионную проводимость, однако нетермостойки и имеют стабильные эле-25 ктрические свойства лишь при низких температурах(100-1200 C) P) .

Наиболее близким техническим решением к иэобретенйю является масса для изготовления твердых электролитов, которая содержит окись алюминия(85953),двуокись циркоиия(4-10%)и двуокись титана(1-5%) j3j.

Недостаток такой массы — отсутствие достаточно высокой общей и ионной проводимости при парциальном давлении порядка 10 -10 атм. Кроме того, эта масса не имеет достаточной устойчивости к резким тепловым нагревам при погружении изделий в жидкую сталь при высоких температурах(до 1800 C).

Целью изобретения является увеличение общей и ионной проводимости при парциальном давлении порядка 10

10 " атм, а также повышение термической стойкости изделий.

Цель достигается тем, что материал, содержащий окись алюминия, двуокись циркония и двуокись титана, содержит эти компоненты в следующем соотношении, вес.%:

Окись алюминия 71-87

Двуокись циркония 11-25

Двуокись титана 2-4.

В результате использования предлагаемого материала можно получать плотные и термостойкие иэделия. Введение в массу повышенного количества двуокиси циркония способствует повышению об763295 щей и ионной проводимости материала до 90-98% при парциальных давлениях кислорода 10" -10 " атм благодаря равномерному распределению двуокиси циркония на поверхности кристаллов корунда. Одновременно введение ïîâûшенного количества добавки двуокиси титана 2 — 4% способствует активному спеканию материала при нагревании и получению плотных изделий за счет активизации процессов диффузии.

И зделия из предлагаемой массы ro10 товят по следующей технологии.

Состав и свойства твердых электролитов(1-3) 3. 10 /8. 10

3,5 10 /9 10

4 ° 10 /8,9 ° 10

87 11,00 2,00

82,5 15,00 2,20

77 20,00 3,00

4,80

3,75

4,00

3,95

3,68

4,g5

40 этом термостойкость известного материала 40-50 теплосмен, а предлагаемого 60-70 теплосмен. Кроме этого, определяют металлотермостойкость изделий в виде наконечников размерами

40х4х2 мм путем погружения иэделий в жидкий металл при 1600 С. Металлотермостойкость изделий из известного ма.териала равна одной теплосмене, а изделий из предлагаемого - трем, 50

Формула изобретения

Материал для изготовления твердого электролита, содержащий окись алю55 ííÀ, двуокись циркония и двуокись титана, отличающийся тем, что, с целью повышения общей и ионной проводимости при марциальном давлении порядка 10 -10 атм и термостойкости изделий, он содержит компоненты, вес.Ъ:

Окись алюминия

Двуокись циркония

Двуокись титана

71-87 .11-25

2-4

В предварительно обожженный при

1450-155 С технический глинозем при

Общая проводимость готовых твердых электролитов 10 -10 ом см ",а доля ионной проводимости 93-99% при парциальном давлении кислорода 10 атм и 80-90% при парциальном давлении кислорода 10 " -10 " атм и известного — 50-60Ъ.

Более высокие величины общей и ионной проводимости позволяют получить высокую электрохимическую активность твердых электролитов и в конечном итоге снизить инерционность (время погружения и разогрева до рабочего состояния изделия в службе) °

Испытания показали, что датчики окисленности жидкой стали, собранные на основе твердых электролитов предлагаемого состава имеют малую инерУ ционность 7-20 с, что в 4-6 раз меньше по сравнению с ййерционностью твердых электролитов других составов на основе М205.

В лабораторных условиях термостойкость измерена на образцах в виде таблеток размером 10х10 мм путем их нагрева до 1300 С и с последующим охлаждением в воде,цо 20 С,при помоле в вибромельнице вводят окислы титана и циркония и размалывают до размера частиц менее 2 мкм, при этом удельная поверхность молотого порошка 0,9-1,0 м /г. Затем порошок прокаливают при 300-400 С и вводят в расплавленный при 60-70 С парафин, а смесь этих материалов перемешивают в течение 8-4 ч. Остывшую массу протягивают на прессе в виде трубок и оформляют закрытый конец. После этого сырец подвергают термической обработке, нагревая в засыпке до 200о

220 С в течение 36 ч с целью частичного удаления парафина, а затем обжигают при 1580-1620 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

Ф 1281713, кл, F 2d, опублик. 1973.

2. Патент США Р 3674654, кл. 204-1, опублик. 1972.

3. Патент США М 3637735, кл. 260-3096, опублик,1972(прототип) Составитель Н, Соболева

Редактор М. Харитонова Техред Н.Граб Корректор М. Вигула

Заказ 222 2 тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11Ý035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП"Патент, г. ужгород, ул. Проектная,