Способ получения заготовок изделий из оксидной керамики

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК я)5 С 35 00 фСУДАРСТВ 10 Е ПАТЕНТНОССРСР) В ДОМСТВО СПАТЕНТ САНИЕ ИЗОБРЕТЕ К ПАТЕНТ 2керамики и может быть использовано в машиностроении, в частности, при производстве деталей радиоэлектронной аппаратуры. Сущность изобретения: состоит в оптимизации выбора связующего в соответствии с физико-химическими характеристиками оксидного порошка, При выборе связующего используют безразмерный критерий. В него входят мольная доля и электроотрицательность катионов каждого оксида в керамике, мольная доля каждого полимера в связующем и дипольный момент элементарного звена каждого полимера. Смещение оксидного порошка и раствора полимерного связующего проводят при вязкости раствора 0,5-2,0 Па с, Полуфабрикат в виде ленты или листа, выполненный из композиции по предложенной технологии, обладает повышенной гибкостью и деформационно-прочностными характеристиками, а изделия иэ него- высокой прочностью, 7 тбЬ ополимерных ем, что в известном композиции для полкерамических издесмешении оксидных связующего, раствора, компоненты повыбирают таким лось условие 970 - 10250 ехнологии керамики. различных ности, при ектронной Цель достигается т способе приготовления учения полуфабрикатов лий, заключающемся .впорошков, полимерного рителя и пластификато рошков и связующего образом, чтобы выполн ехр В 1 -В 2 - 01 (2 ) 4820984/33 (2 ) 05,03.90 (4 ) 30,08.93. Бюл.М 32 (1 ) Институт механики металл систем,АН БССР (7) Л,С,Пинчук, С.В.Безруков, кз,и,Воронежцев, Е.А.Мышакова, Н,А.Бобровников и ВРябиков (7 ) С.В,Безруков (5 ) .1, Заявка Японии М 58-20775, кл; С 04 В 35/00, 1983.2. Заявка Франции М 2488880, кл С 04 В 35/64, 1982.; 4. Патент Японии )ч. 57-24601, кл, Н 01 В 3/12, 1982.5. Заявка Японии М 60-42268, кл С 04 В 35/00, 1985. (5 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗД ЛИЙ ИЗ ОКСИДНОЙ КЕРАМИКИ (5 ) Назначение: изобретение относится к хнологии получения изделий из оксидной Изобретение относится к т подучения изделий из оксидной Оно может быть использовано в от)аслях машиностроения, в част производстве деталей радиоэл аппаратуры. Целью изобретения является улучшеиф технологических свойств композиции, оышение деформационно-прочностных а)актеристик заготовок. 1838274 АЗ Гя и1=а 1=8где В 1-К 1 Х п(хо-х),В 2-К 2 Х а 1 р 1,1 =1 а - количество различных оксидов в керамике, в - мольная доля каждого оксида в керамике, хо - 9,99 э В - электроотрицательность кислорода,10 х - электроотрицательность катиона,входящего в оксид, эв, К 1 - 0,317 1/ЭВ, В - количество полимеров в связующем,пп - . мольная доля каждого полимера в 15 связующем;,и 1 - дипольный момент элементарного звена полимера, О, К 2" 1/О,а смешение порошков и раствора полимерного связующего проводят при вязкости раствора 0,5-2,0 МПа с. 20 Сущность изобретения состоит в определении критерия выбора компонентов по степени физико-химического взаимодействия и оптимальной технологии их соединения в композицию,25 Приведем примеры осуществления способа.Изготавливают полуфабрикат корпусов микросхем в виде ленты сечением 68 х 1,0 мм, В качестве материалов используют по 30 рошкикерамики марки ВК 04-1 (1 а ЯО,027002 ТУ), стеклокерамики ПГБ.-16 (ПБАО,027002 ТУ) и электровакуумного стекла С 52-1 (ОСТ 11.027,050.80, ТХО. 027.069 ТУ),составы которых приведены в табл.1.В качестве связующих использовали поливинилхлорид еуспензионный марки С 63 М (ГОСТ 14332-78 Е), каучук СКН(ГОСТ 77838-79) и дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ(ТУ 38-103267-80) 40 Растворителем служил хлористый метилен,. пластификатором - диоктилфталат (ДОФ),ГОСТ 8728-77,В состав композиции входили ф, мас); полимерный материал -7, ДОФ - .8, керами 50 55 ческий порошок - 85, а также хлористый метилен в количестве 10-50 мл на 1 г полимерного материаладостаточном, чтобы полностью растворить навеску полимера.Композиции готовили следующим образом, Полимерный материал растворяли в хлористом метилене при температуре 50 С близкой к температуре кипения. Продолжая смешение, в раствор добавляли ппастификатор, затем - керамический порошок, Контрольным технологическим параметрам, определяющим качество композиций, служила вязкость раствора полимера, содержащего пластификатор, с которым смешивали керамический порошок. Динамическую вязкость определяли по ГОСТ 25276-82 с помощью прибора "Реостет" и регулировали, изменяя количество растворителя, Для получения композиций использовали продукты вязкости, представленной в табл,2,Затем смесь сушили при 70 С в термошкафу до удаления растворителя. Полученную массу дробили с помощью лопастного измельчителя. Окончательно по 2 оошок высушивали в вакуумной печи (10 Па, 70 С). После этого его загружали в экструдер и перерабатывали в ленту, Режимы экструзии, оптимизированные по критериям стабильности размеров поперечного сечения и шероховатости поверхности ленты, приведены в табл.3По способу-прототипу образцы готовили следующим образом. Стирол (ТУ 6 - 09 - 11-2034-87) и 15 О-ный водный раствор полиэтиленгликоля марки "карбовакс" (плотность р = 1160 кг/м показатель преломления по = 1,462, относительная молекулярная масса М = 12 - 20 тыс.), взятые в соотношении 1:1, перемешивали до образования однородной эмульсии. В нее вносили перекись водорода (х.ч.ГОСТ 10920-76) и бромид железа И (ч.ТУ 6-09 - 02-218-77) в количестве, соответственно, 0,5/, и 0,02 О/ от массы стирола и перемешивали 4 ч при комнатной температуре. 15 О мас. полученного продукта смешивали с 85 О мас. керамического порошка и перерабатывали в ленту с помощью шнекового агрегата.Заготовки деталей корпуса, вырубленные из ленты, в засыпке из оксида магния загружали в печь. Выжигание связующих проводили при скорости нагревания 4 град/мин в режиме ступенчатого нагрева с остановками подъема температуры при 180 Свыдержка (30 мин, 330 - 350 С) 40 - 60 мин и 500 ОС (20 мин). Затем при той же скорости нагревания .достигали температуры спекания: для ПГБ - 16-800 - 850 С, ВК-1500 С, С 52-1-750 - 800 С с выдержкой при этих температурах в течение 1 ч. Охлаждение заготовок происходило со скоростью 20-50 град/мин,Ленту испытывали на растяжение по ГОСТ 14236-81 с помощью разрывной машины модели 2038 Р-1 Р, определяя разрушающее напряжение о и относительное удлинение при разрыве е. Гибкость ленты определяли по ГОСТ 6806-73, изгибая ее вокруг круглых стержней и регистрируя минимальный диаметр б стержня, при изгибании вокруг которого на ленте не проявляются трещины, При хранении в комнатных условиях (15 сут) регистрировали, Для способа-прототипа соотношение по истирола и полиэтиленгликоля в связующе; 1:0,15 по массе, что соответствует мо, ьным долям 0,74 и 0,26. Тогда,В 2 = 0,74,0,022 + 0,26.0.42 = 0,125 Ниже приведен расчет параметра А для технологических вариантов, взятых в качестве примеров, в том числе, для прототипа.ПГБ+ С 63 М, 1,0.411 1 - 1 и В 1- 0,411 - 0,970 х 1 1 - Ь 1.316В табл,бданы значения параметра А для все примеров и соответствующие им характеристики полуфабрикатов в виде ленты.Видно, что лучшим комплексом технолог ческих характеристик обладают ленты врах 1, 2, 5, 11 и 12. Неудовлетворие параметры прочности, деформа.сти и коллоидной стабильности стрированы в остальных примерах. Ле та д на связующем по способу-прототип, имеет удовлетворительные характеристики при наполнении порошком С 5-1 (пример 12) и. очень низкие - при наполнении ПГБи В К 94-1 (примеры 4 и 8);,пр ме тел ны ти но зар ги изменение массы Ь в ленты по ГОСТ 1426-81.Детали корпуса после спекания испыты али на изгиб сосредоточенной нагрузко по ГОСТ 473 - 8,81 при расстоянии между опорами 6 мм и скорости нагружения 2 мм/мин,Исходные данные для расчета параметра А приведены в табл,4 и 5.( Расчет параметра В 1 для керамических ма риалов. используемых в качестве поли еров, выполняли следующим образом;, В примерах использовали полимерные ма ериалы. не являющиеся смесями, позто- мч Для лучших примеров (1, 2, 5, 11, 12)значения А250, для остальных - А0,250.Плохие характеристики ленты в примерах 4 и 8 свидетельствуют об ограниченной обла сти применения способа-прототипа, в описании которого нет ограничений, касающихся свойств керамического порошка, Удовлетворительные характеристики ленты в примере 12 подтверждают наличие 10 в настоящем .изобретении универсальнойзакономерности, которая позволяет определить области оптимального применения как прототипа, так и других технологий изготовления полимер-керамических компо зиций для полуфабрикатов.Оценивали влияние вязкости полимерного состава с которым смешивали керамический порошок, на прочность иэделий.Иэделия в примерах 1,5-11 формировали 20 при значениях вязкости полимерного раствора, которые соответствовали пяти составам, приведенным в табл.2, В табл.7, даны значения разрушающего напряжения при изгибе и изделий иэ этих составов в сравне нии с изделиями, полученными по лучшемуварианту способа-прототина (пример 12).Анализ показывает, что наибольшейпрочностью обладает образцы составов 2-4, которые получены смешением керамическо го порошка и полимерного раствора вязкостью 0,5-2,0 Пас, Это обусловлено оптимальным распределением частиц порошка в обьеме образца при использовании растворов указанной вязкости, Уменьшение 35 вязкости ниже укаэанного предела приводит к расслоению смеси, увеличение - ухудшает смешение и приводит к расслоению смеси, увеличение - ухудшает смещение и приводит к неравномерному распределе нию частиц керамики. Образцы иэ стеклаС 52-1, соответствующие примеру 11, превосходят по прочности образцы, иэ того же материала, полученные способом-прототипом (пример 12).45 Заявителю и авторам не известны метов ды приготовления композиций на основеполимерных материалов и керамических порошков для получения полуфабрикатов в виде гибких лент и листов, согласно которым 50 связующие для керамических порошков выбирали по степени физико-химического вэа.имодействия компонентов, а их смешение.Формула изобретенияСпособ получения заготовок иэделий иэ 55 оксидной керамики методом экструзии,включающий приготовление связующего в виде раствора карбоцепного термопластичного полимера, смешение его с порошком оксидной керамики, экструзию полученной композиции и последующу о сушку загото.1838274 8 1-Ь Вв в(хо -х),где В - К 1=Вт- К Х1=1ичест а- колике; различных оксидов в Та бл аб а блица 3 вок, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения технологических свойств композиций, повышения деформационнопрочностных характеристик заготовок, компоненты порошков и связующего выбирают исходя из неравенства А0,250,и - молярная доля каждого оксида вкерамике;хо " 9 99 эВ - электроотрицательностькислорода;5 х - электроотрицательность катиона,входящего в оксид, эВ;К 1 0,317 1/эВ;В - количество полимеров в связующем;в 1-молярная доля каждого полимера в10 связующем;р - дипольный момент элементарногозвена полимера, О, Кг " 1/О,а смешение порошков и раствора полимерного связующего в растворителе и пласти 15 фикаторе проводят при вязкости раствора0,5-2,0 Пас,1838274 Таблица 7 Составитель Н, Соболевадактор А. Ходакова Техред М.Моргентал Корректор Л. Ливри Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 аз 2898,ВНИИПИ Государств1 Тираж Подписноеного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 35, Москва, Ж. Раушская наб 4/5