способ получения керамического материала на основе диборида циркония

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ДИБОРИДА ЦИРКОНИЯ, включающий термообработку исходных цирконий- и борсодержащих соединений, отличающийся тем, что в качестве цирконийсодержащего соединения используют бадделеитовый концентрат, а в качестве борсодержащего - смесь датолитового концентрата и оксида бора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что массовое соотношение датолитового концентрата и оксида бора в смеси поддерживают в пределах 1 : 1,5 - 5,0 соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к технологии получения тугоплавких соединений для конструкционной и инструментальной керамики.

Известен способ получения диборида циркония, включающий реакцию в газовой фазе галогенида циркония и бора [1]

Наиболее близким техническим решением является способ получения керамики из диборида циркония, включающий смешивание диоксида циркония и силицида бора с размером частиц 5 мкм, формование, горячее прессование и обжиг при 1000-1500^оС [2]

Известный способ предусматривает предварительное получение исходных компонентов, что усложняет технологическую схему и повышает затраты на процесс.

В основу процесса положена задача осуществить такое получение порошка на основе борида циркония, чтобы было обеспечено снижение затрат за счет расширения сырьевой базы и упрощения технологической схемы.

Поставленная задача решается тем, что при получении керамического материала на основе борида циркония, включающем термообработку исходных цирконий- и борсодержащих соединений, согласно изобретению в качестве цирконийсодержащего соединения используют бадделеитовый концентрат, а в качестве борсодержащего смесь датолитового концентрата с оксидом бора, взятых в массовом соотношении ДТК:В₂О₃, равном 1:(1,5-5). При этом бадделеитовый концентрат используют с содержанием основных компонентов, мас. ZrO₂ 94-95; HfO₂ 1,5-2; SiO₂ 1,7-1,8; MgO 0,7-0,75; CaO 0,4-0,45; Fe₂O₃ 0,4-0,5, а датолитовый концентрат с содержанием основных компонентов, мас. В₂О₃ 15-25; SiO₂ 30-40; СаО 30-40; Al₂O₃ 0,8-1,0.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что благодаря использованию в качестве исходного соединения бадделеитового и датолитового концентратов, снижающих расход предварительно получаемых дорогостоящих компонентов, обеспечивается уменьшение затрат на процесс, а также интенсификация термического синтеза за счет более высокой реакционной способности бора, входящего в состав датолитового концентрата. Способ также обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей применения композиционного порошка в керамическом материале при изготовлении деталей различного назначения за счет качественного и количественного его состава.

При значительном снижении затрат на процесс получаемый продукт характеризуется хорошими значениями по дисперсности, прессуемости, микротвердости.

Для осуществления предлагаемого способа используют порошок бадделеитового концентрата дисперсностью 50 мкм, сажу марки ПМ-100, порошок датолитового концентрата дисперсностью 50 мкм и порошок оксида бора (ГОСТ 10068-62). Шихту состава, мас. БК 40; ДТК 5,8; В₂О₃ 29; ПМ-100 25,2 тщательно перемешивают в центробежно-планетарной мельнице "Санд" в течение 5 ч, вакуумируют до остаточного давления 10^-2 мм рт.ст. нагревают до 1600^оС и выдерживают 2 ч. Полученный продукт имеет серый цвет, дисперсность 1-2 мкм и следующий состав, мас. борид циркония 86,2; карбид кремния 3,1; борид кальция 9,2; примеси 1,5 (в виде оксида циркония, оксида кремния, оксида кальция, в том числе содержание кислорода 0,5). Выход продукта по бориду циркония составил 95% от теоретического (пример 1). Данные указаны в таблице.

По аналогии с примером 1 проведен синтез порошка при соотношении компонентов ДТК: оксид бора 1:2 (пример 2) и 1:1,5 (пример 3).

Снижение соотношения в шихте ДТК: оксид бора менее 1:1,5 не обеспечивает получение качественного порошка из-за низкого содержания в нем борида циркония.

Настоящее изобретение может быть использовано для производства конструкционной и инструментальной керамики.