Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Существенное влияние на скорость электрофоретического формования оказывает плотность тока. При ее увеличении с 0,13 до 0,6 мл/см2 скорость формования повышалась в 5 раз. Плотность суспензии (в пределах 1,70— 1,90 г/см3) существенного влияния на скорость формования не оказывает. Методом электрофореза отформованы крупногабаритные отливки (с высотой 1000 мм и толщиной 30 мм) с равномерными показателями плотности.
Метод электрофореза опробован также при формовании изделий из синтетического БЮг [267]. При этом в качестве дисперсионной среды принимался спирт.
технология получения высокопористои кварцевой керамики
В отличие от кварцевой керамики высокой и средней плотности для ряда областей применения представляет интерес высокопористая теплоизоляционная кварцевая керамика [162, 41]. В большинстве из известных работ по данному вопросу создание пористой структуры достигалось методом пенообразования.
Метод изготовления пористых керамических материалов с применением пенообразователей заключается в предварительной подготовке суспензии и пены, последующем их смешении для получения пеномассы, литье, сушке и спекании [164, 165]. Общий характер показателей степени объемного заполнения керамической системы твердой фазой ф для пенокерамических материалов показан на рис. 75. Показатель ф, составляющий на стадии суспензии 0,30—0,65, в процессе получения пеномассы понижается до 0,05—0,20, а затем повышается до 0,09— 0,30 при литье и сушке, 0,10—0,40 при спекании. Как правило, процесс сушки отлщвок пенокерамических материалов сопровождается объемными усадками 30—50%, а процесс спекания 10—20%.
Основными характеристиками пен и пеномасс являются: кратность и стойкость пены, кратность и плотность пеномассы и ее усадка при сушке. Существенную роль играет и концентрация (влажность) исходной суспензии,
140
определяющая в основном объемные изменения (усадку) пеномассы при сушке. Объемное содержание твердой фазы в пеномассе СВПм может быть определено по формуле
Си пм = С^/Лпм , (58)
где Су — объемное содержание твердой фазы в исходной суспензии;
лпм = рс/рпм, _ (59)
где рс, рпм — соответственно плотность суспензии и пеномассы.
По показателям С„пм и относительной плотности обожженной пенокерамики ротн можно определить объ-
Рис. 75. Обобщенная схема уплотнения керамических систем на различных стадиях технологии при получении пеиокерамнки:
/ — порошки; //—суспензии; /// — паномассы; IV — литье, сушка; V — спекание
емную величину общей усадки <У0бщ (при сушке и обжиге) по формуле:
^общ = (Ротн — С„) • 1 00 % . (60)
Важной характеристикой пенокерамических отливок является плотность упаковки твердой фазы в материале каркаса, определяющая величину усадки, необходимую для полного спекания [164, 165].
Первые сведения о получении кварцевой пенокерамики были опубликованы в работе [16]. В дальнейшем
150
был опубликован ряд работ по получению пористой кварцевой керамики как пенным способом [26, 41], так и другими [32, 164]. В работе [41] кварцевую пенокера-мику получали с применением клееканифольной эмульсии. Суспензии при этом были приготовлены различными способами из порошков сухого вибропомола или полученных мокрым помолом в гуммированных и стальных шаровых мельницах. Лучшие результаты при этом были получены из суспензий, полученных мокрым помолом. Оптимальное значение рН (3—4) достигалось в процессе кислотной отмывки от намола железа и исследующей серии декайтаций. Свойства пеномассы, высушенных и обожженных образцов, представлены в табл. 10.
Таблица 10. Свойства пеномассы и пенокерамики
Количество пеиы иа 100 г, см» эжность :пеНЗИИ, % Р • ПМ г/см» !душиая 1дка, (объемн.) Р готл г/см3 девая усад-% (объ-I.) Р ¦ гпк г/см2 я , и % о , сж кгс/см2
к то Е О
100 1 АП 1,08 24,4 0,8 12,0 0,91 59 130
100 0,75 29,3 0,58 11,0 0,65 70 60
200 0,54 31,4 0,42 10,5 0,47 78 50
300 \ак 0,51 30 0,36 14,5 0,42 81 40
400 /40 0,37 33,1 0,29 16,5 0,34 84,5 30
Для получения пенокерамики с рПк^0,6 г/см3 необходимая влажность суспензии составила ~40°/о. Уменьшение влажности суспензии приводило к уничтожению части пены и получению материала с плотностью 0,80 г/см3. Обжиг пенокерамики осуществлялся при 1250°С при скорости подъема температуры 100—150°С в час.
Полученная в работе [41] кварцевая пенокерамика по типу структуры, согласно классификации, предложенной в [164], относится с ячеистой, не имеющей спекшегося каркаса. Керамика с такой структурой обладает пористыми перемычками и сферическими пустотами. Невозможность получения кварцевой пенокерамики со спекшимся каркасом в работе [164] объясняется склонностью материала при спекании ккристобалнтизации, что вынуждало заканчивать процесс спекания на начальных стадиях при сравнительно низких усадках.
Одной из причин частичной кристаллизации материала при спекании я невозможность достижения спекшего-
Д51
ся каркаса керамики в указанной работе является, видимо, сравнительно низкая плотность упаковки твердой фазы в перемычках. Последнее приводит к необходимости повышения температуры или продолжительности спекания. В этой связи представило интерес изучить возможность применения для получения кварцевой пенокерами-ки высокоплотных суспензий кварцевого стекла, полученных по методам [51].На перспективность использования таких суспензий указывалось и в работе [164].
