close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8618

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8618
(13) C1
(19)
(46) 2006.10.30
(12)
7
(51) C 04B 35/10, 41/50
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КЕРАМИЧЕСКОГО
МАТЕРИАЛА С ПОВЫШЕННЫМИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ
СВОЙСТВАМИ
(21) Номер заявки: a 20040261
(22) 2004.03.29
(43) 2005.09.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт порошковой
металлургии" (BY)
(72) Авторы: Судник Лариса Владимировна; Жук Елена Владимировна;
Сосно Светлана Борисовна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт порошковой металлургии" (BY)
(56) EP 0130480 A2, 1985.
RU 2075462 C1, 1997.
RU 2021225 C1, 1994.
JP 6157134 A, 1994.
JP 7097269 A, 1995.
WO 00/48964 A1.
WO 01/14280 A1.
BY 8618 C1 2006.10.30
(57)
Способ получения изделий из керамического материала с повышенными диэлектрическими свойствами, включающий формование заготовки из порошка оксида алюминия и
спекание, отличающийся тем, что перед формованием на зерна исходного порошка по
золь-гель методу наносят, по меньшей мере, один слой ультрадисперсных частиц оксида
алюминия толщиной 10-100 нм.
Изобретение относится к производству изделий из оксидной керамики, используемых
в качестве изоляторов, работающих в условиях, требующих кроме высоких диэлектрических свойств высокую плотность и термостойкость.
Известно использование мелкозернистой реакционноспособной окиси алюминия для
изготовления фильтров, но такой материал заведомо содержит поры, обеспечивая функциональность как фильтрующий материал, но не обеспечивая электроизолирующие и
прочностные свойства [1].
Известен также способ получения высокоплотной керамики "Лидар" [2], при котором
спрессованное изделие пропитывают в растворе МоСl2 и спекают при 1450 °С, но изделие
из этого материала не обладает требуемыми для изоляторов свойствами как по диэлектрическим свойствам, так и по термостойкости из-за наличия включений молибдена.
Наиболее близким по достигаемому результату является способ получения изделий
высокой, свыше 95 % плотности из субмикронных порошков оксидов металлов: циркония,
алюминия, титана и т.д., получаемых из алкоголятов гидрооксидов этих металлов по методу, разработанному фирмой NORTON Co, США [3], включающему синтез из растворов
соответствующих солей, сушку, кальцинирование, прессование и спекание. Согласно методу получения, субмикронный порошок всегда будет содержать включения кальция,
кремния и ряд других элементов. Кроме того, при производстве изделий из известных порошков не удается получить гомогенную плотность по объему из-за высокой активности
исходных порошков и склонности к агломерации. Известно, что добавки и нерегламенти-
BY 8618 C1 2006.10.30
руемые включения ухудшают свойства изделий из этих порошков, например присутствие
каждого процента оксида кремния снижает абсолютную плотность материала на 0,018 г/см3,
одновременно ухудшая термостойкость и диэлектрические свойства. Потенциальные свойства наилучшего из известных диэлектрика-оксида алюминия нереализованы.
Задача изобретения - создание материала высокой плотности, свободного от примесей, обладающего высокими изолирующими свойствами и термостойкостью.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения изделий из керамического материала с повышенными диэлектрическими свойствами, включающем формование
заготовки из порошка оксида алюминия и спекание, перед формованием на зерна исходного порошка по золь-гель методу наносится один или несколько слоев ультрадисперсных
частиц оксида алюминия толщиной 10-100 нм. При этом в материал не вносятся чужеродные добавки, а адсорбированный слой ультрадисперсных частиц на зернах играет роль
смазки, позволяющей беспрепятственно одному зерну скользить по другому, создавая
плотноупакованные структуры, склонные к облегченному спеканию.
При нанесении слоя ультрадисперсных частиц оксида алюминия меньше 10 нм не контролируется толщина наносимого слоя частиц и не гарантируется гомогенность этого слоя
по зерну корунда. При толщине более 100 нм слой "отшелушивается" и снижается коэффициент вязкости разрушения.
Дополнительный эффект, достигаемый предполагаемым изобретением: улучшение
формуемости, снижение технологических температур, что приводит к сокращению временного интервала технологического цикла.
Технический результат - увеличение диэлектрических свойств, повышение прочностных характеристик и снижение технологических температур.
Технология получения материала состояла в золь-гельной обработке исходного порошка корунда в бемитном золь-геле, который после термической деструкции приводит к
образованию слоя нанодисперсных частиц на зернах корунда. Применение золь-гель технологии обусловлено простотой метода и применяемого оборудования (требуется лишь
ванна для ультразвуковой обработки смеси бемитный золь-гель - зерна корунда). Кроме
того, метод обеспечивает полное отсутствие вредных примесей, гомогенную структуру и
возможность регулирования размерами наносимых ультрадисперсных порошков. Температура сушки после золь-гельной обработки 200 °С - для удаления внешнесферных молекул воды. Для получения порошков требуемой модификации оксида алюминия следует
производить термообработку в соответствии с существующей зависимостью между кристаллической структурой оксида алюминия, температурой обработки и дисперсностью, и
происходит по схеме:
Бемит : Al2O3H2O - γAl2O3 - ηAl2O3 - κAl2O3 (или θAl2O3) - λAl2O3.
После сушки порошки можно использовать непосредственно для изготовления изделий, а также после хранения.
Сущность изобретения поясняется примером.
Пример.
Изделия в виде изоляторов изготавливали следующим образом: подготовленные описанным выше способом порошки подвергали формованию методом литья под давлением
или полусухим статическим прессованием. Для изготовления одного изолятора требуется
18 г порошка. Статическое прессование осуществляется при давлении 675 кг/см2 и применяется временное связующее - поливиниловый спирт - 14 мас. %, остальное порошок с
покрытием. При литье под давлением: литьевая масса содержит 14 % парафиновой связки
и 1,5 % воска. Литье осуществляется при давлении 100 кг/см2, температурой нагрева литьевой массы 70 °С. Литье осуществляется в нагретую форму. Отформованные изделия
извлекали из пресс-формы и помещали в печь, где производили сушку изделий при температуре 80 °С при статическом прессовании или выжигание связки при литье под давлением при температуре 1000-1100 °С в течение 2 ч при максимальной температуре (длительность всего процесса 16 ч). Окончательное спекание производится при температуре на
200-250 °С меньшей, чем для материала без нанослоев. Например, для алюминия 14002
BY 8618 C1 2006.10.30
1450 °С. Время выдержки при максимальной температуре 1,5 ч. Длительность стадии окончательного спекания 8 ч.
По описанным выше технологиям сформированы сложнопрофильные изоляторы поджига дуги для установок катодно-дугового напыления.
Комкуемость массы определяли по количеству окатышей, появляющихся при хранении массы в затаренном состоянии в течение трех месяцев. Коэффициент вязкости разрушения микродиорометрическим методом, плотность гидростатическим методом, диэлектрические свойства определяли по тангенсу угла диэлектрических потерь tgδ·104 и
электрической прочности.
Свойства материала с покрытием представлены в таблице.
Анализ таблицы показывает положительную роль слоя золь-гельных ультрадисперсных частиц на зернах оксида алюминия, играющих роль как активатора, т.е. способствующих снижению температуры спекания, так и стабилизатора, т.е. увеличивающих диэлектрические свойства. Наличие ультрадисперсных частиц на поверхности исходных
зерен позволяет: снизить температуру спекания в среднем на 200 °С, обеспечить высокую
плотность, равную 3,9 г/см3, изготовить материал без вредных примесей, что в свою очередь обеспечивает высокие диэлектрические свойства tgδ·104 не выше 3, электрическую
прочность не ниже 18,5 кВ/мм, коэффициент вязкости разрушения, равный 5,5 МПа·см-1/2.
Перечисленные характеристики увеличивают теплостойкость изоляторов и приводят к
увеличению производительности установок, использующих изоляторы из разрабатываемого материала в 1,37 раза.
Теплостойкость
(количество рабо- Материал
чих циклов
напыления)
45
150
70
80
Свойства
ЭлекХарактеКоэффитричеТемпераристика КомкуПлотциент
ская
тура спематериала емость,
вязкости ность, tg·104 прочкания,
(добавки)
%
разруше- г/см3
ность,
°С
ния
Епр,
кВ/мм
оксид алюминия (корунд) без
обработки
оксид алю- ультраминия,
дисперсподвергну- ные зерна
тый обра- ≤ 100 нм
ботке для
нанесения
слоя ультзерна
радисперс- > 100 нм
ных порошков
прототип
7
1650
2,7
3,59
7,2
12,3
5
1450
5,5
3,9
3,0
18,5
7
1600
3,2
3,78
4,2
14,1
7
1700
3,0
3,72
8,5
8,5
Источники информации:
1. ЕПВ 107345, МПК7 B 01D 39/20, 1984.
2. А.с. СССР 1162770, МПК7 С 04В 35/10, 1985.
3. ЕПВ 0130480, МПК7 C 01G 25/02, C 01В 13/36, 1985 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
81 Кб
Теги
by8618, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа