Способ получения корундовой керамики

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ Изобретение относится к способам получения корундового керамического материала,предназначенного для изготовления изделий из конструкционной керамики с повышенными статическими нагрузками. Техническим результатом способа является разработка способа получения корундовой керамики, имеющей низкую температуру обжига корундовой керамики при высоких показателях прочности при изгибе. Достигается это тем, что в способе получения корундовой керамики, включающем измельчение и смешивание глинозема с предварительно спеченной стеклодобавкой-минерализатором и фторсодержащей добавкой, прессование и обжиг керамики, согласно изобретению в качестве стеклодобавки-минерализатора используют трехкомпонентную стеклообразующую систему P2O5-B2O3-SiO2 при соотношении компонентов(1-2):(0,5-1,0):(2,5-3), предварительно спеченную при температуре 400-450 С, которую смешивают или с фторидами, или с хлоридами щелочных металлов и глиноземом при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%: а обжиг керамики проводят при температуре 1310-1340 С.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU) Изобретение относится к способам получения корундового керамического материала, предназначенного для изготовления изделий из конструкционной керамики с повышенными статическими нагрузками. Техническим результатом является понижение температуры обжига при одновременном повышении предела прочности при изгибе. Технический результат достигается тем, что глинозем смешивают с минерализатором, приготовленным из легкоплавких стекол, синтезированных при температуре 400-450C в трехкомпонентной стеклообразующей системе P2O5-B2O3-SiO2 при соотношении компонентов (1-2):(0,5-1,0):(2,5-3), а также фторидами или хлоридами щелочных металлов при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%: а обжиг проводят при температуре 1310-1340C. Известен способ получения корундового керамического материала, предназначенного для изготовления изделий из конструкционной керамики со стеклодобавкой-минерализатором, содержащим оксиды магния, кальция, кремния и бора при массовом соотношении 0,5:0,5:1:1 (патент 2171244, МПК С 04 В 35/111, заявл. 10.04.2000, опубл. 27.07.2001). Обжиг керамики проводят при 1440-1460C, а шихта имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: Недостатками известного способа являются повышенная температура обжига керамики (14401460C), а также необходимость предварительного спекания стеклодобавки-минерализатора (8-12 мас.%) при достаточно высоких температурах 900-1000C. Наиболее близким техническим решением является способ получения высококачественной конструкционной корундовой керамики со стеклодобавкой-минерализатором, содержащим оксиды кремния,кальция и бора в массовом соотношении 1:1:1 и спеченным при 900-1000C. При этом шихта дополнительно включает в себя фторидсодержащую добавку в количестве 0,5-1 мас.%, а обжиг керамики проводят при температуре 1500-1550C (патент 2119901, МПК С 04 В 35/10, С 04 В 35/18, заявл. 10.06.1997,опубл. 10.10.1998). Недостатком наиболее близкого технического решения способа является высокая температура как предварительного спекания стеклодобавки, так и обжига корундовой керамики. Задачей предлагаемого способа является разработка способа получения корундовой керамики,имеющей низкую температуру обжига корундовой керамики при высоких показателях прочности при изгибе. В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения. Существенные признаки изобретения заключаются в том, что в способе получения корундовой керамики, включающем измельчение и смешивание глинозема с предварительно спеченной стеклодобавкой-минерализатором и фторсодержащей добавкой, прессование и обжиг керамики, согласно изобретению в качестве стеклодобавки-минерализатора используют трехкомпонентную стеклообразующую систему P2O5-B2O3-SiO2 при соотношении компонентов (1-2):(0,5-1,0):(2,5-3), предварительно спеченную при температуре 400-450C, которую смешивают или с фторидами, или с хлоридами щелочных металлов и глиноземом при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%: а обжиг керамики проводят при температуре 1310-1340C. Использование комбинированного минерализатора, состоящего из стеклодобавки, обладающей низкой температурой размягчения (500-550C) в сочетании с хлоридами или фторидами щелочных металлов с низкой динамической вязкостью =1,0-5,0 Пас и высокой удельной растекаемостыо=0,5-2,0 м 2/г 103 в интервале температур обжига керамики, обеспечивает в процессе обжига образование жидкой фазы высокой реакционной активности за счет низкой вязкости и низкой температуры образования расплава комбинированного минерализатора. В качестве фторидов использовали, например, KF или NaF, роль хлоридов выполняли, например, KCl или NaCl. Способ осуществляется следующим образом. Предварительно готовят добавку-минерализатор синтезом при температуре 400-450C компонентов P2O5, B2O3, SiO2, взятых в массовом соотношении(1-2):(0,5-1,0):(2,5-3). Далее компоненты шихты - глинозем (81-83 мас.%), стеклодобавка-минерализатор(15-16 мас.%), фториды или хлориды щелочных металлов (2-3 мас.%) тщательно измельчают до фракции 1-2 мкм. Полученную шихту синтезируют при температуре 1250C и вновь измельчают, преимущественно в вибромельнице. Из полученной шихты формуют образцы при давлении формования 80-100 МПа, а далее обжигают при температуре 1310-1340C. Данные по составу стеклодобавки-минерализатора, соотношению компонентов стеклодобавки, содержанию компонентов шихты, температуре обжига и прочностным характеристикам обожженных изделий по заявляемому способу в сравнении с прототипом представлены в табл. 1. Анализ данных табл. 1 свидетельствует о перспективности использования стеклодобавки составов 0,2P2O5-0,2B2O3-0,6SiO2, 0,4 Р 2 О 5-0,1B2O3-0,5SiO2 при соотношении компонентов (1-2):(0,5-1,0):(2,5-3),обеспечивающей максимальную прочность при изгибе при минимальной температуре обжига (составы 2,3) из числа исследованных составов 1-5 с различными соотношениями составляющих стеклодобавки. При этом содержание компонентов шихты поддерживалось на фиксированном уровне. Обоснование оптимального количества стеклодобавки-минерализатора, фторидов или хлоридов щелочных металлов, а также глинозема по заявляемому способу представлено в табл. 1 и приведено по отношению к оптимальному составу минерализующей стеклодобавки 0,2P2O5-0,2B2O3-0,6SiO2 (состав 2,табл. 1) при соотношении в ней компонентов соответственно 1:1:3, обеспечивающих наивысшие показатели прочности корундовой керамики при изгибе. Анализ данных табл. 1 свидетельствует о преимуществах содержания стеклодобавкиминерализатора в количестве 15-16 мас.%, фторидов или хлоридов щелочных металлов 2-3 мас.%, глинозема 81-83 мас.% (составы 7, 9, 11 табл. 1). Данные по оптимальному температурному интервалу подготовки стеклодобавки приведены в табл. 2 (для состава 11, табл. 1). Анализ данных табл. 2 свидетельствует об оптимальном температурном интервале предварительной подготовки стеклодобавки в 400-450C. Таблица 1 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения корундовой керамики, включающий измельчение и смешивание глинозема с предварительно спеченной стеклодобавкой-минерализатором и фторсодержащей добавкой, прессование и обжиг керамики, отличающийся тем, что в качестве стеклодобавки-минерализатора используют трехкомпонентную стеклообразующую систему P2O5-B2O3-SiO2 при соотношении компонентов(1-2):(0,5-1,0):(2,5-3), предварительно спеченную при температуре 400-450C, которую смешивают или с фторидами, или с хлоридами щелочных металлов и глиноземом при следующем соотношении компонентов сырьевой смеси, мас.%: а обжиг керамики проводят при температуре 1310-1340C.