способ удаления органической связки

Формула изобретения

1. Способ удаления органической связки из керамических полуфабрикатов, заключающийся в их термообработке в засыпке порошка, отличающийся тем, что используют засыпку из смеси оксидных порошков, взятых в соотношении 2:3-3:2, где одна часть засыпки имеет удельную поверхность равную, а вторая часть засыпки имеет удельную поверхность выше удельной поверхности порошков, из которых изготовлены полуфабрикаты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вторая часть засыпки имеет удельную поверхность выше предпочтительно в 1,5-2,0 раза.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полуфабрикаты изготовлены методом литья, либо экструзией термопластичного шликера, приготовленного из ультрадисперсных порошков, имеющих удельную поверхность до 150 м²/г.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве засыпки используют порошок гамма-глинозема и/или порошок, из которого изготовлены полуфабрикаты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технической керамики и огнеупоров и может быть использовано для изготовления изделий, применяемых в электротехнике, машиностроении, химической и металлургической отраслях промышленности.

На данный момент все шликеры на термопластичной основе изготавливаются из порошков, имеющих удельную поверхность 0,5-1,0 м²/г. Средний размер частиц порошка при этом составляет 0,8-2,0 мкм. Поэтому при удалении органической связки из полуфабрикатов, изготовленных из этих шликеров, используют засыпку с удельной поверхностью близкой к удельной поверхности порошков, из которых изготовлен данный шликер.

Ультрадисперсные порошки, в том числе плазмохимические, имеют средний размер кристаллитов порядка 20 нм (Иванов Ю.Ф., Пауль А.В., Конева Н.А., Дорда Ф.А., Дедов Н.В., Козлов Э.В. Стабилизация высокотемпературной модификации диоксида циркония. Стекло и керамика. 1991 г., №9, с.22-23.) и являются очень перспективными материалами для производства высокопрочной керамики. Они также обладают большой удельной поверхностью до 150 м²/г, но приготовленные термопластичные шликеры на основе таких порошков содержат большое количество органической связки (от 18 до 60%) (Кульков С.Н., Мельников А.Г., Андриец С.П., Рыжова Л.Н., Батьян В.Г. Технологические свойства ультрадисперсных плазмохимических порошков. Стекло и керамика. 2001, №1. с.20-22.). Поэтому при использовании обычных порошков с удельной поверхностью 0,5-0,9 м²/г в качестве засыпки не происходит полного и своевременного удаления органической связки, что приводит к большому числу бракованных заготовок.

Известно применение способа удаления органического связующего из керамических формовок (Заявка Японии №61 - 77671, МКИ С04В 35/64, 1986) в гамма-глиноземе с размером частиц менее 200 мкм.

Недостатком данного способа является то, что при удалении органической связки из отливок, изготовленных из порошков с удельной поверхностью, превышающей удельную поверхность порошков засыпки, не удается произвести своевременного и быстрого ее удаления.

Ближайшим аналогом, принятым за прототип, является способ предварительного удаления органической связки из отливок в засыпке порошка, имеющего удельную поверхность 0,67-0,72 м²/г (Жуков Н.Д., Александрова Э.А., Терехов Л.М., Лемехов В.Д. "Кинетика предварительного удаления органической связки из отливок". Стекло и керамика. 1991. №2. с.23.).

Недостатком данного способа удаления органической связки является то, что засыпка имеет низкую удельную поверхность (0,67-0,72 м²/г) и в тех случаях, когда отливка изготовлена из порошков, имевших удельную поверхность значительно превышающую удельную поверхность порошков засыпки, удаление органической связки из отливок будет затруднено и приведет к большому количеству брака.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа удаления органической связки из полуфабрикатов, полученных методом горячего литья либо экструзией термопластичных шликеров, на основе порошков, имеющих высокую удельную поверхность с целью уменьшения брака.

Для достижения указанного технического результата в способе удаления органической связки из полуфабрикатов, заключающийся в их термообработке в засыпке порошка, предлагается использовать засыпку, состоящую из смеси порошков, где одна часть засыпки имеет удельную поверхность равную, а вторая часть засыпки имеет удельную поверхность выше удельной поверхности порошков, из которых изготовлены полуфабрикаты.

Кроме того, вторая часть засыпки имеет удельную поверхность выше, предпочтительно в 1,5-2,0 раза.

Кроме того, используют засыпку из смеси порошков, предпочтительно взятых в соотношении 2:3 - 3:2.

Кроме того, полуфабрикаты изготовлены методом литья, либо экструзией термопластичного шликера, приготовленного из ультрадисперсных порошков, имеющих удельную поверхность до 150 м²/г.

Кроме того, в качестве засыпки используют порошок гамма-глинозема и/или порошок, из которого изготовлены полуфабрикаты.

В качестве ультрадисперсных порошков оксидов металлов использованы ультрадисперсные порошки, выбранные из группы, состоящей из ультрадисперсных порошков оксида алюминия, ультрадисперсных порошков диоксида циркония, ультрадисперсных порошков оксида магния, ультрадисперсных порошков оксида иттрия, ультрадисперсных порошков оксида кальция, порошка оксида церия и их смесей. Ультрадисперсные порошки оксидов металлов могут быть получены химическим, плазмохимическим методами, совместным осаждением из растворов и другими способами.

Возможность реализации изобретения основана на следующем. Ультрадисперсные порошки оксидов обладают большой удельной поверхностью (до 150 м²/г), поэтому при удалении органической связки из полуфабрикатов, на основе ультрадисперсных порошков, необходимо иметь порошок засыпки с удельной поверхностью близкой к удельной поверхности порошка полуфабриката. Это необходимо для того, чтобы расплавленная связующая масса могла полностью перераспределиться во всем объеме -как в полуфабрикате, так и в порошке засыпки. В случае если удельная поверхность порошка засыпки будет меньше удельной поверхности порошка, из которого изготовлены полуфабрикаты, то распределение расплавленной связки будет неполным. Более интенсивное и равномерное удаление органической связки из полуфабриката будет осуществляться в том случае, если порошок засыпки будет иметь удельную поверхность выше, чем удельная поверхность порошков, из которых изготовлен полуфабрикат. Наиболее хорошие результаты по удалению органической связки получены при использовании засыпки из смеси порошков, где одна часть засыпки имеет удельную поверхность равную, а вторая часть засыпки имеет удельную поверхность выше в 1,5-2,0 раза удельной поверхности порошков, из которых изготовлены полуфабрикаты. Причем используют засыпку из смеси порошков, предпочтительно взятых в соотношении 2:3 - 3:2. Термообработку полуфабрикатов, помещенных в засыпку, проводят по известному режиму.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Пример №1.

Из термопластичного шликера, полученного из порошка ZrO₂ стабилизированного 5% (весовые проценты) Y₂О₃, либо 3% (весовые проценты) MgO, либо 12% (весовые проценты) СеО₂, имеющего удельную поверхность 5-8 м²/г, отливают две партии образцов и помещают их в засыпку. Первую партию помещают в засыпку, которая состоит из смеси порошков глинозема, где одна часть порошка засыпки, 60% по объему, имеет удельную поверхность 5-8 м ²/г, а другая часть, 40% по объему, имеет удельную поверхность 15-20 м²/г. Вторую партию помещают в засыпку с удельной поверхностью 5-8 м²/г. Термообработку отливок проводят по известному режиму, применяемому при полном удалении органической связки. После извлечения полуфабрикатов из засыпки оказалось, что при удалении органической связки в засыпке с удельной поверхностью 5-8 м²/г наблюдается до 30% бракованных изделий, в то время как в партии №1 брак отсутствует.

Пример №2.

Из термопластичного шликера, полученного из порошка Аl ₂О₃, имеющего удельную поверхность 25-40 м ²/г, отливают две партии образцов и помещают их в засыпку. Первую партию помещают в засыпку, которая состоит из смеси порошков глинозема, где одна часть порошка засыпки, 40% по объему, имеет удельную поверхность 25-40 м²/г, а другая часть, 60% по объему, имеет удельную поверхность 50-80 м²/г. Вторую партию помещают в засыпку с удельной поверхностью 25-40 м²/г. Термообработку отливок проводят по известному режиму, применяемому при полном удалении органической связки. После извлечения полуфабрикатов из засыпки оказалось, что при удалении органической связки в засыпке с удельной поверхностью 25-40 м²/г наблюдается до 60% бракованных изделий, в то время как в партии №1 обнаружено лишь 2,0% брака.

Пример №3.

Из термопластичного шликера, полученного из порошка Аl₂О₃, имеющего удельную поверхность 25-40 м²/г, отливают две партии образцов и помещают их в засыпку. Первую партию помещают в засыпку, которая состоит из смеси порошков глинозема, где одна часть порошка засыпки, 50% по объему, имеет удельную поверхность 25-40 м² /г, а другая часть, 50% по объему, из порошка Аl₂О ₃, имеющего удельную поверхность 50-80 м² /г. Вторую партию помещают в засыпку с удельной поверхностью 25-40 м²/г. Термообработку отливок проводят по известному режиму, применяемому при полном удалении органической связки. После извлечения полуфабрикатов из засыпки оказалось, что при удалении органической связки в засыпке с удельной поверхностью 25-40 м²/г наблюдается до 60% бракованных изделий, в то время как в партии №1 обнаружено лишь 1,5-2,0% брака.

Предложенный способ удаления органической связки из полуфабрикатов, изготовленных из термопластичных шликеров, на основе порошков с высокой удельной поверхностью, позволяет при известном технологическом режиме их термообработки значительно снизить количество брака.