Способ получения алюмооксидного спека

 

Г, И. Бердов, Л. В. Осипова, Г. И. Михайпова, П, М. Плетнев, (72) Авторы изобретения (54} СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМООКСИБНОГО СПЕКА

Изобретение относится к производству керамики, а именно к способам обработки исходных материапов, испопьзуемых при изготовпении керамических изданий, Известен способ обработки исходных керамических материалов путем термического нагрева (1).

Недостатками этого способа являются нестабильность свойств получаемых керамических материалов, зависимость их от изменения температуры при обжиге, от . колебания состава и структуры исходных матерна пав.

tS

Известен также способ изготовпения керамических издепий с применением нагрева сверхвысокочастотным электромагнитным полем. Согпасно этому способу предварительно нагретые до 1000 С ке- о рамнческие материалы подвергают даль- нейшему нагреву до 1650 С воэдействи ем сверхвысокочастотного поля с часто-, той 2450 MIa, 2

Применение нагрева сверхвысокочастотным электромагнитным полем стабипиэирует свойства получаемых керамических материалов 21 °

Однако данный способ не может. быть эффективно применен прн обжиге достаточно бопьших масс исходных материалов так

1 как гпубина проникновения эпектромагнитного поля при частоте более 1000 МГц невелика и убывает при увеличении частоты, что приводит лишь к поверхностному нагреву обжигаемого материала.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому явлются способ получения ашомооксидного керамического спека, h соответствии с которым про водят конвективный нагрев г -глинозема до S50-950 С, затем при поддержании данной температуры материалы подвергают воздействию высокочастотного поля с частотой 13,S6-40,68 Мйз с доведением температуры до13SO-1450оС и поспедующей выдержкой при этой температуре в течение 1-1,5 ч в высокочастотТ а

3 96014 ном попе. Электрическое поле высокой частоты используют как дпя ускорения протекания основных химических реакций, так и для нагрева материапа до конечной температуры обжига, необходимой дпя плотного спеквния материала (31, Недостатком известного способа является высокая температура перевода г -глинозема в с -глинозем, которая .составляет.

1350-1450оС, а также сравнительно большая продолжительность обработки13,5 ч; конвективный нагрев до 850.Со

6 ч, повышение температуры до 1400оС при наложении " высокочастотного попя6 ч, выдержка в ВЧ-поле - 1,5 ч.

Белью изобретения явпяется снижение температуры перевода у -глинозема . в

Ы -форму и ускорение процесса получения спека.

Поставленная цель достигается тем, что согаасно способу получения ааюмооксидного спека, вкшочаюшему предваритепьный нагрев -глинозема с последующим воздействием иа него высокочастотного .поля с частотой 13,56-40,68 МГц, пред2$ варительный нагрев осуществпяют до

1100-1200 С и при этой температуре подают высокочастотное поле в течение

5-30 мин, а затем проводят конвективный нагрев до образования спека.

Погпощеиие энергии высокочастотного эпектрического поля частицами исходных веществ (ионами, атомами, группами атомов) приводит к их возбуждению и тем способствует интенсификации химическо- 3$ го взаимодействия. В случае твердофаз2 4 ной химической реакции наибопее интенсивное ее протекание будет набпюдаться нв элементах структуры, отличающихся по энергетичеекому состоянию от основйой решетки твердого тела, т.е. на диспокациях, вакансиях, границах зерен и т.д.

Высокочастотное электрическое поле воздействует в первую очередь на дефектные участки кристаппической решетки твердого тела, обеспечивая более интенсивное протекание химического взаимодействия. Таким образом, эпектрическое ! высокочастотное поле оказывает своеобразное квтапитическое воздействие на ход реакции.

Предлагаемый способ осуществпяют следующим образом.

Технический глинозем, содержащий

28% о =АР О и 72% Э =АВ10 с добав.кой 3% талька и 2% каопина, помешают

s корундовых подочках объемом 2,1

«10 м между электродами ппоского конденсатора, находящимися в,камере высокочастотной печи, после чего осушестваяют нагрев до.1100-1200 С. Затем от генератора на 5-30 мин подают высокочастотное электрическое поле частотой

13,56МГц, Генератор работает при токе анода 1,6-1,8А и токе сетки0,5"0,1 А.

После отключенияВЧ-генератора продопжают нагрев до 1450 Сдпя поручения конечного продукта - керамического спека.

После обработки глинозема получают amoмооксидный спек с содержанием сС=,40 О

100%.

Результаты экспериментов приведены в табл. 1.

40

75

100

38

100

40

100

100

75

100

90

100

100

95

100

55 100

58 100

60 100

85 100

100 3,79

100 3,84

100 3,87

100 3,88

100 3,92

100 3,96

100 3 97

5 9601

Общее максимальное время обработки по предлагаемому способу составляет

9,5 ч:конвективный нагрев до 1100оС8 ч, выдержка в, ВЧ-поле = 0,5 ч, конвективный нагрев до 1450 С «5

1 ч.

42 6

Что касается температурного режима, то экспериментальные данные свидетель-, ствуют о том, что носке нагрева до тевье; пературы 1100-1200 С и последующего наложения эпектрического поля содержание Ы=АС О в исходном материале до» стигает 100% и дальнейшее повышение температуры вспедствие излишнего расходования энергии представляется нецелесообразным.

Таким образом, оптимапьный режим заявленной обработки. гпинозема при иэt отовпении керамики — воздействие э пек» трического поля при температуре ниже точки начала протекания основных химических процессов на 100-200 С в тече ние 5-30 мин. При таком режиме ACHRO полностью переходит в о -форму.

Предлагаемый способ позвопяет снизить температуру перехода g -гцинозема в oL-гпиноэем, что видно из табл. 2. Таблица „2

Иэ табп. 1 следует, что при кратковременном воздействии поня (меньше

5 мин) активные центры материала не iÎ успевают попностью перейти в возбужденное состояние и эффективность поля ока-. зывается недостаточной дпя быстрого перевода y = Ae>0> в Ы -форму. При дпительном воздействии поля (более 30 мин) is получается материал весьма высокой плотности (свыше 3,95.10 кг/м ), требующий дпя обработки специального оборудования. При этом процесс сводится к обычному нагреву материапа за счет вы- рй м сокочастотной энергии.

75 80 87 92 100 100

75 85 100 100 100 100

Известный

60

Предлагаемый 55

Как видно иэ табл. 2, температура полного перехода f -ãëènoçåìà s о -гпи- нозем по предлагаемому способу составляет 1100 С, а по известному-1350 С. спека, предварительный нагрев осуществляют до 1100-1200 С и при этой температуре подают высокочастотное поле в течение 5-30 мин, а затем проводят конвективный нагрев до образования спека.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Химическая технология керамики и огнеупоров. Под ред. П. П, Будникова и

jl. Н. Полубояринова. М., Стройиздат, 1972, -с. 312, 321, 325.

2. Патент Франции № 2249855, кп. С 04 В 35/64, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР № 806647, кп. С 04 В 33/32, 1972 (прототип).

Формула изобретения

Способ получения апюмооксидного спека, включающий предваритепьный нагрев г -глинозема с поспедующим воздействием на него высокочастотного попя частотой 13,56-40,68 МГц, о т и и ч а юш н и с.я тем, что, с целью снижения температуры перевода г -глинозема в

Ы -форму и ускорения процесса получения

Заказ 7 1 33 /2 5 Тираж 64 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фипиал ППП Патент", г. Ужгород, уп, Проектная, 4

Составитепь Г. Полуэктова

Редактор Н, Егорова Техред.С.Мигунова Корректор В. Бутяга