Способ изготовления керамических изделий

(5 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О ТУ ТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕхи су ическ ьскиим,кова,:, Остро кой хиий госуические менение с, 265 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(73) Институт общей и неоргэничесмии им, Н. С, Курнакова и Уральскдарственный университет имГорького, Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к технологии сложнооксидной керамики, и может быть использовано для получения пьезоэлектричесКих, высокотемпературных сверхпроводящих, магнитных, каталитических и других материалов, а также ферритовых изделий для волноводной, СВЧ и радиотехники.Целью изобретения является повышение качества изделий, производительности способа иснижение его энергоемкости,Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления керамических изделий, включающем синтез сложных оксидов, их измельчение и смешивание полученного порошка с пластификатором, прессование и последующее спекание, согласно изобретению пластификатор вводят в количестве 0.5-3% масс, в качестве пластификатора ис 2(54) СПОСОБ ИЗГОСКИХ ИЗДЕЛИЙ(57) Использование; получение ферритовых изделий, а также изделий волноводной, СВЧ и радиотехники, пьезоэлектрических, высокотемпературных сверхпроводящих магнитных, каталитических материалов, Сущность изобретения; сложные оксиды синтезируют, измельчают; смешивают полученный порошок с 0,5-3% мас. солей высших жирных кислот металлов, входящих в состав оксидов, причем соотношение вводимых солей соответствует стехиометрическому соотношению металлов в сложном оксиде. 1 з, и. ф-лы, 1 табл. пользуют соли высших кислот металлов, входящих в состав оксидов, причем соотношение вводимых солей соответствует стехи- ф ометрическому соотношению металлов в сложном оксиде, ОПри этом в качестве пластификатора ис- С, польэуют стеараты или пальмитаты иттрия, Д лантана, бария, стронция, железа, меди, ко- (, бал ьта.Количество вводимых в качестве пла.стификаторов высших жирных кислот выбрано в связи с тем, что при их содержании Ы менее 0,5 мас,% пластифицирующий эффект в процессе прессевания проявляется незначительно, Содержание 3 мас,% достаточно для полной реализации пластифицирующих свойств, При более высоких концентрациях возрастает количество остаточного углерода в керамике, а прессовки10 .15 20 град/ч (см. таблицу, пример 2), тогда как удаление парафина (пример 2 по способу прототипу) требует осторожного нагрева 25 (20-30 град/ч) по крайней мере до 300- 400 С.Добавляемые мыла не вносят посторонних не удаляемых примесей и не нарушают стехиометрическое соотношение компо- ЗО компоненты связаны в нелетучую форму. Содержание остатЬчного углерода в керамике, благодаря низкому коксовому числу предлагаемых солей, не превышает тысяч ных долей процента.Снижение температуры и времени спекания возможно за счет того,.что при разложении солей высших жирных кислот возникают высокодисперсные оксиды ме 50 г и 522 г соответственно на 1 кг порошка перемешивают, затем проводят сушку для 55 удаления воды и рткигают в течение 10 ч при 1150 С. Обожженную шихту дополнительно измельчают и смешивают в.шнековом смесителе с 3 мас,пальмитатов иттрия и железа. Соотношение пальмитатов дают большую усадку при спекании, что требует значительного увеличения размера пресс-формы.При введении солей высших жирных кислот на 20-50 снижается необходимое давление прессования и давление выпрессовки заготовки из пресс-формы, т.к, мыла обладают смазывающим действием. За счет последнего уменьшается трение между частицами порошка, а также пуансоном и пресс-формой, заготовкой и пресс-формой, Кроме того, уменьшается явление релаксации (увеличение размеров заготовки после снятия давления) за счет снижения остаточ. ной упругой деформации.При спекании заготовок скорость их разогрева может быть увеличена, что сокращает длительность процессов, а следовательно, является более экономичным. Разложение солей высших жирных кислот не приводит к растрескивэнию заготовки при скорости разогрева 50-150 нентов сложного оксида, т,к. металлические таллов в активной форме, которые хорошо эаполйяют пустоты в прессовке и цементируют между собой крупные частицы порош ка, тем самым .снижая пористость. Снижение последней связано также с тем,что спекание при более низкой температуре не приводит к рекристаллизационным процессам. В керамике отсутствуют крупные кристалиты, ухудшающие свойства, например, ферритов. П р и м е р 1, Шихту для граната составаУзРе 5012 готовят следующим образом. Водную суспензию оксидов иттрия и железа 478 иттрия и железа У:Ге=3:5, Прессуют с усилением 150 кг/см стержни размером 70 х 102мм. Полученные стержни спекают при14400 С в течение 6 ч. Металлографическимметодом на полированном шлифе (микроскоп МИМ) определяют, что пористостьполученных иэделий составляет 0,30 Д (таблица),.Для сравнения аналогично формуютгранат, используя в качестве пластификатора 10%. водный раствор поливиниловогоспирта. Данные приведены в таблице (см,пример 1),, П р и м е р 2. Порошок УВа 2 СцзОт получают следующим образом, Раствор, содержащий формиаты иттрия, бария, меди (58,4г/л, 94,1 г/л, 56;0 г/л соответственно), взятые в мольном соотношении 1:2:3 по металлам, поливиниловый спирт (10 мас.)высушивают и отжигают при 900 С 4 ч. Полученный порошок смешивают с 1 мас.0 стеаратов иттрия, бария и меди, прессуют сусилием 800 кг/см таблетки 12 хЗ мм, которые спекают 4 ч при 925 С, Порошок увлажняли 1-2 каплями .этилового спирта,Получают сверхпроводящую керамику, имеющую пористость не более 3 - 50 ь, что определяют гидростатическим взвешиванием ипри помощи металлографического анализа;Для сравнения аналогично формуют ВТСПоксид, используя в качестве пластификатора парафин, Данные приведены в таблице. П р и м е р 3. Шихту Еао,7 Яго,з СоОзготовят следующим образом. Раствор, содержащий нитраты лантана, стронция и кобальта (382,4 г/л, 550 г/л, 550 г/лсоответственно), взятые в молярном соотношении 0,7:0,3:1., а также поливиниловыйспирт (10 мэс.;, высушивают при 80 С иобжигают при 9500 С 2 ч. Полученный порошок смешивают с 0,5 мас,% стеаратовстронция, лантана, кобальта. Из полученного порошка прессуют заготовки каталитических катодов отпаянных С 02-лазеров5 размером 300 х 20 х 10 мм. Заготовки спекаютпри 1270 С 8 ч и получают злектропроводную керамику, обладающую каталитическими и эмиссионными свойствами спористостью 1-2. Для сравнения аналогично формуют кобальтит,используя в качестве пластификатора 8 раствор каучука вбензине, Данные приведены в таблице (см,пример 3),П р и м е р 4. Полностью соответствуетпримеру 2 за исключением количества вво. димого пластификатора. Пластификаторвводят в количестве 0,4 мас. (см, пример4), Как видно из таблицы, уменьшение коли- .чес 1 ва плэстификаторэ приводит к необходимости увеличения давления прессования,1806046 Вводимый пластификатор илисмазка Колво пла- сти- фикатора, мас,Давление прес- сования. кг см Примечание15 9 8 7 12 120 10 Прототип 1200 0,4 5-74 УВагСозОт УвеличениепористостикерамикиКоличествоостаточногоуглерода0,1 10 925 10 150 5П р и м е р 5. Полностью соответствует примеру 1 за исключением количества вводимого пластификатора. Пластификатор вводят в количестве 4 мас, ф, (см. пример 5), при этом возрастает количество остаточно го углерода в керамике выше допустимой. нормы (0,1 ). Использование настоящего способа изготовления керамических изделий из слож ных оксидов позволяет по сравнению с существующими снизить температуру спекания,(на ЗОО), время спекания (на 3-6 ч), давления прессования (на 30 - 50) и уменьшить пористость в 2,5 - 3 раза в зависимости 15 от формуемого материала. Снижение температуры и уменьшение времени спекания приводит к снижению энергозатрат. Уменьшение пористости в конечном итоге улучшает качество изготавливаемых керамических 20 иэделий. УзРе 50 и 1.0 1470 2 УВа 2 СозОт 3 5 925 УВа 2 СмзОт 10-15 960Ч.ао,тго,зСоО 1-2 1270 1 ао,тЯго,зСоО 3-5 1300 УзРе 50 ц 0,3 1440 Ф ор мул а изобретен и я 1, Способ изготовления керамических изделий, включающий синтез сложных оксидов, их измельчение и смешивание полученного порошка с пластификатором, прессование и последующее спекание,о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыше-ния качества йэделий, производительности способа и снижения его энергоемкости, при смешивании пластификатор вводят в количестве 0,5 - 3 мас., в качестве пластификатора используют соли высших жирных кислот металлов, входящих в состав оксидов, причем соотношение вводимых солей соответствует стехиометрическому соотношению металлов в сложном оксиде;2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве пластификатора используют стеараты или пальмитаты иттрия, лантана, бария, стронция, железа, меди и кобальта,Пал ьмитаты иттрия, железаРаствор по- ливинилового спиртаСтеаратыиттрия,бария меди,этиловый спирт Парафин Стеаратылантанастронция, кобальта Каучук в бензинеСтеаратыиттрия, бария медиПаоьмитаты иттрия. же- леза