Способ изготовления керамических изделий

и 927780 Союз СоветскикСоцмапмстическмкРеспуЬпнк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, Кл, С 0 В 3 У 00 1 еоударсткииый комитет па делам изабретеиий к открытий(53) УДК 666,762, .22 (088. 8) Дата опублнковання описания 15. 05.82 А.И.Акимов и И.В.Попова(72) Авторы изобретения 1) Заявнте 1 н зиН вердого тела и полупрорусской ССР 5 1 ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАИИЧЕ СКИ ИЗДЕЛИЙющийся в том, цто при темпеспекания к заготовке прикладыределенное давление. Темпера- жига выше 1800 оС, длительроцесса десятки часов Г 23ко одновременное приложение овке температуры свыше 800 С ния порядка 110 Па осуществ 8технически сложными способами. заключ ратуре вают о керамицескив радионостьОдн к заго и давл ляется тоНаиболеявляется сплотных кечающий прет 5заготовкипрессованире. Причемпрессованих 10 т 5 Н/м Недостаявляются дотура обжигность техно длительность и слологического процесса обретение относится к технол зготовления керамических мат риалов, преимущественно х материалов, используемыхэлектронике.Известен способ получения керамицеских материалов для изготовления конденсаторов, пьезоэлектрических датчиков, электромех нических преобразователей, состоящий в предварительном прессовании заготовки из исходного порошка и последующем обжиге при температуре большей 1000 оС в течение нескольких часов. Весь процесс длится десятки часов 11.К недостаткам этого способа следует отнести длительность технологического процесса и высокие температуры обжига, Кроме этого, не всегда можно получать уквзанным способом плотные керамические изделия.Известен также способ изготовления высокоплотных керамических изделий методом горячего прессования,близким к предлагаемому особ изготовления высокоамических изделий, вклюварительное Оормованив утем изостатицеского при комнатной температупосле изостатического при давлении (1, 5-3,6) х роводится спекание 3,"1. ками указанных способов статочно высокая темпера9277 Цель изобретения - снижение энергозатрат за счет исключения термообработки,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу изготовленияизделий, включающему формование заготовки путем изостатического прессования при комнатной температуре послеформования к эготовке прикладываютдавление 8 10 20010 МПа и выдер оживают в течение 0,5-60 мин до достижения плотности, близкой к теоретической.При обычном высокотемпературномспекании порошков все процессы прямо или косвенно связаны с количественными и качественными изменениямиконтакта между частицами. Основнымпроцессом, приводящим к росту величины контактной поверхности при спекании, является перемещение атомов кконтактным участкам, вызванное различными в подвижности атомов. Этот процесс сопровождается сближением частиц - усадкой, т,е. происходит увеличение плотности. Можно предположить,что при сжатии порошка происходитувеличение контакта между частицами.Чем выше сжимающее усилие, тем больше поверхность контакта. Чем большеповерхность контакта, тем больше силысцепления. Следовательно должны существовать такие усилия, при которыхсилы сцепления между частицами неменьше, цем силы сцепления междуЗ 5частицами у керамики, полученнойобычным высокотемпературным способом,Это удается осуществить при давлениях 8.10-200 1 О МПа.Предлагаемый способ осуществляют40следующим образом,Предварительно прессуют заготовку иэ исходных порошков получаемогокерамического материала с размеромзерна 1 мкм при давлении 6 10Па.Затем помещают заготовку в аппарат45высокого да вления. Да вление поднимают до величины 810 МПа в течение10-20 с и фиксируют, а температураподдерживается комнатной, выдержкапри указанных условиях 0,5-60 мин.Предлагаемый способ может быть осуществлен в известных устройствахвысокого давления.Изготовлено 16 образцов керамического титаната свинца при следующих давлениях, ГПа: 8; 30; 60; 85.Длительность получения образцов,мин: 0,5; 3, 30, 60. Образцы полу 804чают по следующей схеме, Предварительно спрессованная заготовка при давлении прессования 60 ГПа помещается в аппарат высокого давления, Давление поднимается до заданного за 10-20 с и фиксируется, Отключается электромотор гидронасоса и давление выдерживается в течение заданного времени. По истечении срока выдержки образца под давлением, давление сбрасывается и исследуются его свойства: определяется плотность, водопоглощение, диэлектрическая проницаемость и потери, удельное электросопротивление, пористость.В исследованном интервале давлений и времен плотность полученных при давлении 30 ГПа и выше не зависит ни от давления, ни от времени, при которых образцы получают и составляет7,82 г/см .Свойства керамики, например титаната свинца, в зависимости от условий получения приведены в табл. 1. Плотность образцов, полученныхпри 8 10 МПа, меньше плотности образцов, полученных при других давлениях на 8. Подобная зависимость характера и для других исследованныххарактеристик,В табл. 2 приведены конкретные примеры изготовления высокоплотной керамики данным способом в сравнении сизвестными способами,оВысокое значение диэлектрическихпотерь у керамики титаната свинца,полученной горячим прессованием можно объяснить тем, что в этом процессе не обеспечиваются нейтральные илислабоокислительные условия, что приводит к переходу четырехвалентного титана в низкие валентности, в результате чего и увеличиваются потери. Приполучении же керамики предложеннымспособом кислородный баланс не нарушается и титан остается четырехвалентным, что не может увеличить диэлектрические потери,Таким образом, как видно из таблицы 2,предложенный способ получениякерамики позволяет значительно сократить энергозатраты за счет исключения термообработки и уменьшить токсичность производства. Кроме того, полученная предложенным способом керамика обладает хорошим диэлектрическимисвойствами в сравнении с известной,927780 Т а б л и ц а 2 Показатели Состав РЬТ 10 с добавкой0,0190 ИпО,г, поЛученный по обычной керамическойтехнологии РЬТ 10 г полученныйгорячим прессованиегл РЬтго Плотность г г г/см 7,82 7,85 Диэлектри ческаяпроницаемость б,155 2000 Диэлектрические потери 1 б,0,03 10 0,7-0,81050 10 Удельное электро- сопротивление р Ом.см 2,6 - 3 Пористость, 4Водопоглощение, 3 1,5 0,1 Давление получения, ИПа 30 10 Давление прессованием 300 10 Па Избыточногодавление нет Температура получения,1140 1000 20 Длител ь ност ь процесса получения,мин 1000 1000 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 3159/33 Тираж 640 Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,Способ изготовления керамических изделий, включающий формование заготовки путем изостатического прессования при комнатной температуре, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат за . счет исключения термообработки, после формования к заготовке прикладывают давление 8 .10 -200.10 МПа и выдерживают в течение 05-60 мин до достижения плотности, близкой к теоретической,Источники информации,45 принятые во внимание при экспертизе1. Глозман И.А,П ьезокерамика.М.,"Энергия", 1972, с.82.2. Самсонов Г,В. и др, Горячеепрессование. Киев,из-во техническойо литературы УССР, 1962, с. 152-180,3Патент ФРГ 1 т 2311232,кл, С 04 В 35/46, опублик.1977