Термопластичная связка для оформления керамических деталей горячим литьем под давлением

 

ТЕРМОПЛАСТИЧНАЯ СВЯЗКА ДЛЯ ОФОРМЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ГОРЯЧИМ ЛИТЬЕМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включающая парафин, воск пчелиный, олеиновую кислоту, отличающаяся teM, что, с целью повышения выхода годных и обеспечения возможности ув гличения толщины стенки деталей в 1,52 раза, она дополнительно содержит сублимационный клей на основе фреона и алкилбензола при следующем содержании компонентов, мас.%: Парафин27-46,5 Воск пчелиный 5,2-9,0 Олеиновая кислота 2,8-4,8 Сублимационный клей на основуjg фреона и алкилбензола 40-65

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Ц

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTQPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

40-65

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3376413/29-33 (22) 06.01.82 (46) 23.06.83. Бюл, 9 23 (72) В.Г. Аветиков, М.И. Ярмоленко, Э.Е. Неделько, А.Ф. Козлов и В.Н.Елисеева (53) 666.76(088.8) (56) 1. Грибовский П.О. Горячее литве керамических изделий. М.-Л,, Госэнергоиздат, 1961, с. 300 и 304.

2. Абрамсом И.Д. Керамика для авиационных изделий. М.,Оборонгиз, 1963, с. 108-111.

3. Будников П.П., Полубояринов Д.И. и др. Химическая технология керамики и огнеупоров, М., Изд-во по строительству, 1972 s с. 114-115.

4. Ерошев В.К. Металлокерамические вакуумплотные конструкции. Сер. Электронное материаловедение, М., Энергия, 1970, с. 43, 5. Неделько Э.Е., Френкель Э.Б, и др. Доработка, освоение и внедрение технологии изготовления изделий из нового материала Сапфнрит .

Технический отчет по OKP. М., 1968, с. 8 - 12.

6. Аветиков В.Г,, Звягильский А.A.

Неделько Э.Е. и Френкель Э.Б. Новый высокочастотный материал Сапфирит1 6 . - Электронная техника, cep. bl. вып., 6, 1967, с. 78.

„„Я0„„1 244 А

3<5П С 04 В 35/00; В 28 В 1/24 (54) (57) ТЕРМОПЛАСТИЧНАЯ СВЯЗКА ДЛЯ

ОФОРМЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕИ ГОРЯЧИМ ЛИТЬЕМ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включающая парафин, воск пчелиный, олеиновую кислоту, отличающаяся . тем, что, с целью повышения выхода годных и обеспечения возможности увеличения толщины стенки деталей в 1,52 раза, она дополнительно содержит сублимационный клей на основе фреона и алкилбензола при следующем содер- жании компонентов, мас.%:

Парафин 27-46, 5

Воск пчелиный 5,2-9,0

Олеиновая кислота 2,8-4,8

Сублимационный клей на основе е фреона и алкилбензола

1024438

Изобретение относится к составу термопластичных органических связок для формования керамических деталей методом горяче.-.о литья под,давлением и может быть использовано в электронной, радиотехнической, электротехнической, авиационной и других областях техники при изготовлении керамических деталей различного назначения: изоляторов, выводов и вводов энергии, подложек и т.п °

Известно использование в качестве термопластичных органических свя«

>зок для горячего листья сплавов на основе парафина с поверхностно-активными веществами (IIAB) воском, 15 олеиновой, стеариновой, пальмитиновой кислотами и т.п. — которые вводятся в керамические массы, как правило, в пределах 10-16%, в зависимости от дисперсности и состава минерального Zo по ро»>к а (1 3 — (4 )., Известна также комбинация на o<-=нове парафина с использованием в качестве ПАВ воска пчелиного и олеиновой кислоты (5), 25

Наиболее близким к изобретению является состав, в котором повышено содержание ПАВ: воска пчелиного 121 5Ú, олеиновой кислоты 7-8% (6) .

Самой ответственной технологичес30 кой операцией при получении качественных деталей, оформленных горячим литьем, является удаление (пиролиз) органической связи. При известной технолагии керамики удаление связки (предварительный обжиг) осуществляется в адсорбенте при длительных ступенчатых режимах, продолжительность кЬторых колеблется от 10 ч до нескольких суток, в зависимости от конфигурации, размеров деталей и дис- 40 персности минеральной составляющей (1) и (3), Недостатком указанных составов связок является ограничение по воэможности получения деталей с большой толщиной стенки или сплошных больших габаритов. Причем для каждого материала максимально возможная толщина стенки для годных иэделий обратно пропорциональна дисперсности минеральной композиции (1) и (5) и составляет, например, 40 мм для стеатитовой керамики (СК-1), полученной . из сырья дисперсностью 2500-3500 см7г или 4 мм для керамики на основе нитрида алюминия (Нитал-17), полученной из шихты дисперсностью 1000014000 см !г.

Уменьшение скорости нагрева в предварительном обжиге и изменение 60 составов связок в указанной системе парафин — ПАВ не приводит к положительным результатам. Практически

10ОЪ деталей, имеющих толщину стенки, более указанной для соответствующе- 65 го материала, бракуется по наличию трещин, расслоений, рыхлот. Брак толстостенных деталей при удалении связки объясняется ме ..низмом ее удаления. Основными причинами брака являются следующие одновременно идущие процессы Г11 и t2j.

Для полного пиролиэа связки необходим постоянный доступ кислорода по всему сечению деталей ° Кислород доставляется воздухом (при омывании деталей) в процессе обжига. В толстостенных деталях к внутренним слоям доступ воздуха затруднен, в связи с чем высокомолекулярные органические соединения, не получая достаточного количества кислорода, разлагаются с выделением большого количества газообразных продуктов, которые разрушают деталь °

При затрудненном доступе воздуха происходит также сухая перегонка органических веществ (коксование ). Причем процесс коксования для толстостенных деталей начинается в интервале интенсивного удаления связи. Процукты коксования закупоривают поры изделия, тем самым тормозя удаление связки, что и приводит к разрушению последних. При нормально протекающем процессе удаления связки коксование идет на последних стадиях удаления связки (180240 С), когда ее остается 1-23, и о удаление такого малого количества связки не сказывается на качестве деталей.

Целью изобретения является повышение выхода годных и .обеспечение воэможности увеличения толщины стенки деталей в 1,5-2 раза.

Поставленная цель достигается тем, что термопластичная связка,включающая парафин, воск пчелиный, олеиновую кислоту, дополнительно содержит сублимационный клей на основе фреона и алкилбензола при следующем соотношении компонентов, мас,Ъ:

Парафин 27-46, 5

Воск пчелиный 5,2-9,0

Олеиновая кислота 2,8-4,8

Клей сублимационный íà основе фреона и алкилбенэола 40-65

3а счет более раннего в сравнении с парафином началом сублимации (испарения) клея расширяется температурный интервал удаления связки в самом опасном участке. Так, при удалении традиционных парафииовых связок их наибольшее количество (606) удаляется в интервале 100-200 С, как раз в этом интервале и происходит разрушение детали: треск, вспучивание и т.п, Введение сублимационного клея расширяет температурный интервал

1024438 опасного участка при удалении связки почти в 2 раза. Начало сублимации клея 30 С и интервал удаления всей связки расширяется до 170 С (30200 С), против 100 С для парафина °

Кроме того, клей, удаляясь раньше парафина, как бы прокладывает ему ходы, по которым и уходит парафиновая связка.

Предлагаемое количество клея в составе связки обосновано тем, что минимальное количество клея — это предел, когда начинает сказываться положительный эффект при удалении связки из толстостенных деталей; максимальное количество — это предел, 15 выше которого значительно ухудшаются литейные качества термопластичных шлик еров .

Пример 1 . Перед приготовлением шликера взвешив ают к омпоне нты ,связки в требуемом соотношении.

Готовят шликер из массы 22ХС (дисперсность 4500-5500 см /r) .

В предварительно прогретую с шарами мельницу горячего смешения (МГС), при соотношении материал шары 1:1, загружают прокаленный при 400 С порошок, предварительно охладив его до

100-11(PC и компоненты связки. Время смешения 4-5 ч. Температура шликера

75-80 C.

Из приготовленного шликера горячим литьем оформляют конус (толщина в отливке 35 мм) и цилиндр (сплошной) диаметром 55 мм при давлении

2,0 атм и температуре 68 С. Причем время выдержки конуса 120 с, а цплиндра — 65-80 с. . Отлитые детали поступают на операцию предварительного обжига, окончательный обжиг проводят в горновых 40 печах при 1650 С с выдержкой 4-5 ч.

Пример 2. Готовят шликер иэ массы Сапфирит-16 (дисперсность

8000-8500 см /r) °

Прокалку массы СаПфирита-16 проводят до 000 С .

Приготавливают шликер аналогично примеру 1, Методом горячего литья аналогично примеру 1 оформляют цилиндр (толщина в отливке 18 мм), время выдержки

30 с.

Предварительный выжиг в печи пео риодического действия 72 ч до 1250 С с подъемом температуры по 10-20 С в час и выдержками 2-3 ч в интервале о температур 100-300 С °

Окончательный обжиг в горне до

1750 С, l1 р и м е р 3. Перед приготовлением шлихера взвешивают компоненты связки в требуемом соотношении.

Готовят шликер иэ массы Ннтал-17 (на основе нитрида алюминия, дисперсность 11-13000 см /г). Сушку массы Нитал-17 проводят до

110-120 С .

Приготавливают шликер аналогично примеру 1.

Методом горячего литья под давлением оформляют стержни (в отливке диаметр 8 мм) при давлении 2,0 атм и температуре 70 С, время выдержки

2 5-30 с.

Предварительный выжиг в печи периодического действия в среде азота

72 ч до 800-850 С с подъемом темпео ратуры по 10-20 С в час и выдержками

2-3 ч в интервале температур 100-,.

300 С °

Окончательный отжиг в печи СШВЛ до 1850 С 1 ч в среде азота, Полученные данные представлены в таблице.

10244 Э8

t6 ! tl

1оао

1 4 4 и

1 Д Ф ! Цец4

V3

04=9

)о хо

1 а(" .ао

СЧ м 3

° Ф ( м N

О О О

9 (6 с ххоф

Оййе е o o w

О м

Q (60Д

9ОН

3 0v

X4:0

3".O X

ОО О СЧ а а л

4 1

О М О а т л

CC ) Ф

О тф

CD (!

Cll

\33 а О О ОР

I I а О а (»

° Ф

О н х g I

9 х (33 m I о ф I аф 1

< о 1 а cD О а

Ъ с с м а м м

Л (3

О м 3

ОЪ

Г4 л а (М л а О м (л

О 33

М М

U1 Р3

О О О У Г CO

О В - М О

° . Ъ о I

Ь ъ сА СС3 1 01 а

О О

O Я л

О 3

Ь с

Со

Ю м \О

О 3

О а

3 ар и ю

О 3 м 3

»Ф

LC3 3 СЧ

О (с (Ч

° 3

3 л

V1

O C33

Й 3М6

333

5е

С6 ои

3 2

v v

v o

С6

I6 g(3 46.* 4

Н(3

Е О(3 О и е и

О в о я еа

° 3I g ю с6 ф н о о ф

I (Х

О 9

I Х 1„" и о

С6

1 и I

I 3CЦ 4

I О 9! о

dO (3 36 ф 3 1 9 1 (6 3 1 Ж (! мох(O1(:Х 1

О Ю(6(64

» н и и v

СЧ

Х 63 (: о 0 V

333

Q Ж Я е д

4 .3 Ц (6 ое х о f ф о ° (" .ж о н

3 m o н и

v Х

5 о х о е % о

Д Я

36

l6 (6 х

v. к х

С60 Н

Z6! O о ф U нх

Ос((6 ест И Ж

Я Я И 3 (6 (6 (6

X X X

Э

Oф 33

L М 63 Я

Д

С6 с6 С6 а3 Х Х Х 3

3 ф щн ял

g и й

НЦ 4" .а

00 03 ОН (6 1 с 4»

C>зД ф ан ххе н m

3, 5 оен х90

Д ф с ж н м

9 VV

С6

О 3 9 О и Ж в а3 о хно И

ХОО9

40 аф

1024438

Составитель Н. Соболева

РЕдактор О. Юрковецкая Техред A,Áàáèíåö Корректор С. Шекмар

Заказ 4325/21 Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение обеспечивает расширение ассортимента деталей с толщиной стенки в 1,5-2,5 раза большей, чем изготовленные на известной термопластичной связке; увеличение электрической прочности керамических 5 изоляторов при увеличенной толщине стенки и меньших габаритах деталей возможность создания сложных и более надежных металлокерамических узлов и керамических конструкций различных габаритов и конфигураций.