Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Указанные требования достигаются в случае формования методом шликерного литья или электрофореза из высококонцентрированных суспензий [731. При этом для шликерного литья могут применяться как тонкозернис-;; тые суспензии, так и с зернистым наполнителем.:-Вл по--;
27.
следнем случае эффективным может оказаться применение вибрации, так называемое «вибролитье» [38].
В работе [16] описан способ шликерного литья кварцевой керамики с добавкой в суспензию водорастворимой смолы (3—10%). После сушки (при 150—200°С) смола отверждается и прочность отливок при изгибе достигает 490 кгс/см2, что позволяет производить их механическую обработку до обжига.
Недостаточная плотность полуфабриката (сырца) до обжига в ряде работ служила причиной низкой прочности и плотности кварцевой керамики вследствие недостаточного спекания и кристаллизации [20, 38, 42].
Режимы обжига кварцевой керамики выбирают таким образом, чтобы обеспечить высокую скорость спекания без появления существенного количества кристоба-лита [47, 48, Й1]. Спекание кварцевой керамики проводилось в среде воздуха (силитовые печи), газовых печах [37, 76] и вакууме [67]. Интервал температур спекания кварцевой керамики сравнительно узок и поэтому существенную роль играет равномерность температурного поля в печи обжига.
•Режимы обжига изделий из кварцевой керамики выбирают таким образом, чтобы при температуре 1000— 1300°С (область возможной кристаллизации) обеспечивалась сравнительно высокая скорость нагрева (200— 500 град).
В связи с тем что в целом ряде работ не были достигнуты высокие показатели по плотности и прочности кварцевой керамики ввиду ее кристаллизации при спекании, проводились исследования по пропитке материала [16]. В качестве пропиточных веществ опробованы: гидролизо-ванный этилсиликат [16, 19], хлористый алюминий [16], кремнийорганические смолы [42]. В работе [42], например, посредстврм пропитки кремнийорганической смолой удалось понизить пористость изделий с 18 до 12%, предел прочности при сжатии с 600 до 1000 кгс/см2, изгибе — со 170 до 250 кгс/см2.
Для герметизации поверхности кварцевой керамики применяли поверхностное оплавление плазменной горелкой, а также гидрофобные .покрытия [16].
В случае применения изделий из кварцевой керамики в объектах, требующих высокой точности размеров, производится ее механическая обработка, Например алмазное шлифование.
28
СУХОЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА
Получение порошков кварцевого стекла с определенной дисперсностью и зерновым распределением является одним из основных процессов при получении кварцевой керамики. Только при одностадийном методе подготовки суспензий [51, 73] измельчение происходит непосредственно в процессе их получения. Процесс сухо-' го измельчения кварцевого стекла осуществляется, как! правило, в шаровых мельницах с футеровкой иЗ непрозрачного кварцевого стекла с применением мелющих тел из кварцевого стекла или корунда.
В работах [30, 31, 34] сухое измельчение осуществлялось в вибромельнице как с последующей отмывкой от железа, так и без нее. При этом в зависимости от дисперсности (S=3000-=-10000 ем2/г) продолжительность измельчения составила 15—180 мин и намол железа 0,3— 0,45%. Отмывку от железа предварительно измельченного кварцевого стекла производили и в работе [42]. Применение для измельчения кварцевого стекла агрегатов с металлическими рабочими органами представляется нежелательным. Обусловлено это не только дополнительными технологическими трудностями (связанными с отмывкой), но и ухудшением свойств суспензий, полученных на основе таких порошков.
В работе [62] кварцевое стекло измельчали в шаровой мельнице с кварцевой футеровкой (V—17S л, dBa — 560 мм, /—720 мм, п—48 об/мин). Отношение по массе между загружаемым материалом и мелющими телами принималось 1:1 (по 60 кг). Кварцевое стекло применяли в виде высушенного боя трубок (с диаметром 10— 20 мм, толщиной стенки 1—2 мм и длиной 20—100 мм).
Мелющие тела представляли собой окатанные стержни из кварцевого стекла (с диаметром 20—40 мм, длиной 40—80 мм, средней массой одного стержня 70—80 г). Насыпная объемная масса мелющих тел составляла 1,36 кг/дм3 (плотность упаковки 62%). Учитывая сравнительно крупнокусковую загрузку материала, в широкой мельнице осуществлялось как дробление, так и тонкое измельчение.
Кинетика измельчения кварцевого стекла показана на рис. 5. Резкий рост удельной поверхности продукта измельчения наблюдается в первые 80 ч, после чего идет замедление и превращение измельчения (в области ве-
29
личины удельной поверхности 14000 см2/г). На том же рисунке кривой 2 показана зависимость насыпной плотности р порошка от продолжительности измельчения. Из
полученных данных видно, что насыпная плотность в области указанной дисперсности отличается более чем в
два раза, а пористость
0,7
7,3 - 12000 X 1,1 -ъ9000 6000 • 5000
1
2
0 30
(пустотность) порошка изменяется от 36 до 70%. Это явление согласуется с известным [99, 100] положением о том, что с уменьшением размеров зерен усиливается роль их слипания, способствующая образованию арок, пустот и тем самым снижению плотности упаковки. С уменьшением размера частиц число контактов между ними в единице объема возрастает,' а масса каждой частицы уменьшается. Насыпная плотность полидиспгрсных порошков зависит в основном от содержащихся в них мелких фракций, определяющих
