Способ изготовления алюмооксидных керамических изделий с внутренними полостями

Союз СоветскниСоцналнстнческннРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53)М. Кл.С 04 В 33/28 В 28 В 21/08 Говударетмннцй кеитет по денни изобретений и вткрытнй( М, И, Ланда, С. С, Шпиндлер, Н, Н. Копытдв и Р, Ф. Мамлеев Уфимский авиационный институт им, Сергтт-Орджоникидзе(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМООКСИДНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗО.ЕЛИЙ С ВНУТРЕННИМИ ПОЛОСТЯМИИзобретение относится к керамическому производству, а именно к способам. изготовпения керамических изделий с замкнутыми полостями любой сложной конфигурации, которые могут испопьзо 5 ваться в качестве пегкоудапяемых стержней, например, при литье по выппавпяемым моделям, в конструкциях штампов дпя изотермического формования, сварочных горелок и других огнеупоров спето циального назначения, попучаемых из термоппастифицированных порошковых композици й. Известны способы изготовления керат 5 мических изделий с прямопинейными отверстиями, в том числе глухими, оформляемыми с помощью метаппических 1 и водорастворимых 2 вставок и стержней из термоппастифицированных порошко 20 вых композиций, включающих минеральную основу в виде порошковой композиции и термопластичный органический ппастификатор,Недостаток известных способов заключается в том, что они не позвоняют изготовить керамические изделия со сложнопрофильной конфигурацией внутренней полости, в том числе с замкнутой полостью,Используя металлические вставки, попость спожной конфигурации в керамическом изделии выпопнить не удается, так как такую вставку невозможно извлечь из заготовки, Водорастворимые вставки пюбой спожной конфигурации можно удалить из заготовки, но на стадии пиропиза ппастификатора попость необходимо запонить сыпучим адсорбентом и извлечь его после обжига. В случае полостей, протяженных ипи лабиринтных, заполнить их порошком адсорбента и удалить его оттуда после обжига нрактичес ки невозможно, В то же время, гранупометрический и вещественный состав известных порошковых композиций обеспечивает на стадии пиропиза органического ппастификатора довопьно плотную струк 895960туру заготовки, не обладающую способ-ностью транспортировать в печное пространство продукты разложения вкладыша. Таким образом, если вставка предварительно не удаляется, то такая структура препятствует миграции через нееиэ внутренней полости керамического изделия продуктов разложения и получить,в иэделии полость сложной конфигурации,а в особенности замкнутую полость,оказывается невозможным,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемомурезультату является способ изготовлениякерамических изделий сложной формы, 1 Зв частности со сложнопрофильными полостями иэ термопластифишрованной порошковой композиции. Способ заключаетсяв том,что исходный алюмооксидный порошок смешивают с термопластичной связ- рркой, формуют заготовки методом горячего литья под давлением в форму с установленными водорастворимыми вкладышами, изготовленными иэ техническоймочевины, по конфигурации соответствуюших профилю полости, выполняемой вкерамической детали. При охлаждении расплавленная термопластифицированная композиция затвердевает, вкладыши из технической мочевины удаляются растворениемв воде, а образовавшаяся полость, как инаружная поверхность, засыпается адсорбентом для обеспечения пиролиза органического пластификатора на станции обжига 2. Применяемая в нем термоплас 35тифицированная порошковая композициясодержит следующие вещества, вес,%:Монофракционная порошковая минеральная основа с удельной поверхностью 22002500 см /г 872 40Термопластичный органи-ческий ппастификаторна основе парафина сдобавкой пчелиного13Недостаток известного способа заключается в невозможности изготовить керамическое иэделие с замкнутой полостью, Это обусловлено тем, что используемая в указанном способе термоппасти- фффицированная порошковая композиция является мелкозернистой и монофракционной, поэтому структура заготовки иэделия на станции обжига достаточно плотная.Открытая пористость после пиролизапластификатора составляет ф 13%, Такаяструктура почти не обладает способноьтью транспортировать в печное пространство продукты разложения вкладыша, формирующего внутреннюю попасть, и послед.нюю приходится извпекать из заготовкидо обжига,Белью изобретения является попучение керамических изделий с замкнутымивнутренними полостями,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу изготовления апюмооксидных керамических издепий с внутренними попостями, включающему приготовление шликера на термопластичном,связующем, формование заготовок методом горячего литья под давлением с использованием вкладышей из техническоймочевины, оформляющих внутренние полости заготовки, удаление вкладышей и термообработку в засыпке адсорбента, шликер готовят из порошков следующего гранулометрического состава, вес,%;фракция 100-120 мкм 45-50фракция 28-40 мкм 28-30фракция 1-3 мкм 22-25термопластичное связующее вводят в количестве 9-11% от веса порошков, аудаление вкладыша осуществляют в процессе термообработки на стадии удале ния термопластичного связующего засчет испарения мочевины через поры иэдели я,Причем в качестве тугоплавких соединений используют окислы А 2 С з и добавки соединений ИО АЕ О, 7 СаО.ЗМОХЪО. При практическом осуществленииспособа готовят термоппастифицированные порошковые композиции различныхсоставов (соотношение ингредиентов вкоторых приводится в таблице.Иэ каждого вида термопластифицированной композиции формуют заготовкипутем горячего литья ее в расплавленном состоянии при 60-85 С под давпением в форму с установленной вставкой из технической мочевины, по конфи-гурации соответствующей профилю полости, выполняемой в керамическом изделии. Вставку в полости формы фиксируют метаплическими стерженьками, которые,вытаскивают из заготовки после ее эатвердевания, Образовавшиеся в стенкахзаготовки отверстия от стерженьков закрывают керамическими заглушками иээтой же термопластифицированной порошковой композиции, а места стыка заготовки и заглушек оплавляют до образования сплошной ровной поверхности.Отношение толщины вставки к толщине стенки заготовки меняется от 0,05Состав, вес.% Открытаяпористость, %изделияпосле обжига при1160 вС Соединение7 Са 04ЗАС 0 ХЪ- Од1-3 мкм д.О стабиХлизированная СаОфракция1 3 мкм Элект Глиноземкорунд (: А 1 0фракции фракции28-40 1-3 мкм Электрок рунд фракции 100- 120 мкм 1-3 45 33 3 5 5с 3 45 3 3 2 0-91 5 5 3 17 45 28 епий ми пошков спе замкнутыми внутр шликер готовят иэ и гранупометрического е н изо р пост ями,Способ иэготовл стева,дувшевес,%; ия алюмоокси с внутренним приготовление керамических изделостями, включаюши-11% от веса пор ша осушествля аботки на стадиичного связуюшегоочевнны через по фракция Фракция фракциятермоппаст пичестве 9 ление вкпадь се термообртермоппасти испарения м 0 ном связуюш кера на термолпасти мование заготовок м тья под давлением с дышей из техническо пяюших внутренние и 2 етодом горяче использование вкпа- рмки уда 5 одя й мочевины, офоолости заготовермообработкутли чаюшлью изготовпени а уеся ошков,ют в проение вкладышей и тлия а сч ыпке адсорбента, о я тем, что, с це зд 5 8 до 0,75. Заготовки помешают в сыпучий адсорбент (порошок глинозема) и обжигают в печи до 1160 С, При этом на стадии пиропиза органического пластификатора и вставки из технической мочевины подъем температуры ведут со скоростью, обеспечивающей сохранение профиля замкнутой попости заготовки,Определение по известной методике открытой пористости после предваритепьного обжига (пиропиэа ппастификаторавставки) подтверждает положителЬный эффект, достигаемый при изготовлении изделий с замкнутой внутренней попостью предложенным способом. Если при изготовлении издепий в соответствии с известным способом открытая пористость Гранупометрия минеральной основы 95960 6составляет л 13%, то при изготовленииизделий предлагаемым способом она составляет 24-34% в зависимости от гранупометрии минеральной основы и количества вводимого органического ппастификатора (см, таблицу),В результате осмотра после спэканияизделий, изготовленные из различных термопластифицированных порошковых компо1 О эиций с любым применяемым отношениемтопшины вставки к толщине стенки заготовки, обеспечивают требуемую конфигурацию замкнутой внутренней попости, которая соответствует конфигурации. вставки.Чистота поверхности внутренней полостиизделия соответствует чистоте наружнойповерхности керамического изделия,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Грибовский П, О, Керамические твердые схемы. М"Энергия", 1971, 895960 82, Ситник Н. П, и др, Изготовлениекерамических изделий сложных форм,- "Стекло и керамика, 1 6, 1975 (прототип).Составитель Н. СоболеваРедактор О, Персиянцева Техред Т.Маточка, Корректор Г, НазароваЗаказ 11513/4 Тираж 639 Подписное ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Филиал ППГ фПатент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4