Шихта для изготовления электропроводного керамического материала

 

ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО КЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА , включающая стабилизированный диоксид гафния, отличают laя с я тем, что, с цельк повышения термостойкости материала, она дополнительно содержит силикат гафния при следуюецем соотношении компонентов , мас.% Стабилизированный диоксид гафния 20-99 Силикат гафния 1-80

. (1Е И!) МЮ С 04 В 35 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

II аВтаЮСНОВЮ cSWWPACTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 3 372 721/29-33 (22)29.12.81 (46)07.01.84. Бал. В 1 (72)Д.С. Рутман, В.С. Попова,.

IO.Ñ. Торопов, В.М. Устъянцев, В.П. Лузгин и И.В. Зинковский

{71)Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности (53)666.638(088.8) (56)1. EtseIX T. Н., EIehyas E.N.

The еХФСФгхеаХ ргорегМв of the

soIid oxide еХесСгоХу4es. - "Chemi-.

ceX Reviews" q оХ. 70у и. 3 1970,.

:2. Тарануха 8. 1. и Караулов .А.Г.

Изготовление плотной термостойкой керамики из двуокиси гафния. -"Огнеупоры", 1979, В 1, с. 35-40 (проготип) .. (54)(57) ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕК ТРОПРОВОДНОГО КЕРИ4ИЧЕСКОГО МАТЕРИMIA, вклвчающая стабилизированный .диоксид гафния, о т л и ч а в щ ая с я тем; что,.с цельк повышения термостойкости материала, она дополнительно содериит силикат гафния при следующем соотношении компонентов, мас.Ъг Стабилизированный диоксид гафния 20-99

Силнкат гафния 1-80

1065382

1 Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано в качестве твердых электролитов элвктрохимических устройств для измерения концентрации кислорода в расплавах металлов, газовых и 5 других средах.

Известен высокоогнеупорный материал - стабилизированный диоксид цирконйя, имеющий высокую электропрово4ность, и долю ионной проводимости, щ равную 1, а также высокую. стабильНость электрических характеристик при высоких температурах (1 7.

Недостатком такого материала является очень низкая термостойкость, вследствие низкой теплопроводности и сравнительно высокого коэффициента термического расширения.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является высокоогнеупорный электропроводный материал.стабилизированный диоксид гафния.

Этот материал обладает высокой элек". тропроводностью, близкой к электропроводности стабилизированного диоксида циркония, долей ионной проводи,мости, равной 1 и термостойкостью несколько-более высокой, чем термостойкость стабилизированного диоксида циркония (2 3. 30

Однако термостойкость такого Материала все же недостат чна для использования его в режимах нагрева и охлаждения, особенно при использовании его в дат иках окисления 35 стали где перепад температур составI а ляет 20-1700+50 С.

Цель изобретения - повьааение термо. стойкости материала

Поставленная цель достигается тем,40 что шихта для изготовления электропроводного керамического материала, включающая стабилизированный диоксид гафния, дополнительно содержит силикат гафния при слду"щем соотн е- 45 нии, мас.Ъ:

Стабилизированный диоксид гафния 20-99

Силикат гафния 1-80

Данная совокупность компонентов обеспечивает высокую термостойкость материала, создавая многофазные гетерогенные фрагментальные структуры с непрерывной Фазой по В%02 кубической, где между зернами диоксида гафния распределен силикат гафния отдельными фрагментальными областями, до непрерывной Фазы по Hfsio, где между зернами силиката гафния фрагментально распределен диоксид гафния. В обоих случаях эти отдельные 60 элементарные объевши имеют некоторую воэможность независимого перемеще.ния при термическом нагружении благодаря образующимся при нагружении миКротрещинам по гРаницам раздела 65

Фрагментов за счет различия величин коэффициентов термического расширения присутствующих фаз.

Широкие пределы содержания силиката гафния определяются температурными условиями службы для различных областей применения твердых электролитов, а также зависимостью электро» проводности материала от температуры.

При определеиии содержания кислорода в расплавах черных металлов температура службы составляет 15001750 С, в расплавах цветных 11001200 С, а при прйменении твердых электролитов в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания 9001000 С.

Выбранный верхний предел содержания силиката гафния обусловЛен обеспечением заметного повышения термостойкости твердых электролитов при низких температурах использования, а нижний предел — обеспечением достаточной термостойкости и электропроводности твердых электролитов для применения нх в интервале температур

1500-1700 С.

Пример. Стабилизированный диоксид гафния и силикат гафния смешивают в определенном соотношении, подвергают совместному тонкому помолу. Из полученной смеси оформляют изделия по известному методу керамической технологии изготовления изделий из термопластичных масс.

Изделия обжигают при 1720+20ОС с предварительным выжигом связки. Обожженные изделия подвергают испытаниям, термостойкость измеряли следующим.образом.

: Испытуемые образцы в виде балочек размером 19х10х30 мм помещали в электрическую печь, нагретую первоначально до 1500 С и выдерживали при этой температуре в течение 20 мин.. Затем нагретые образцы охлаждали в холодной воде с температурой 20ОС. Осмотр образцов производили после предварительного окунания в спиртовый раствор

"родамина С". Последующие нагревы производили с повышением температуры на 500С, а именно при 1550, 1600 н 16500СФ т.е. температурн и интер-. ,вал испытаний образцов идентичен тем пературным условиям службы высоко:огнеупорного электропроводного мате риала в качестве твердого электролита. Были определены также удельное объемное электросопротивление образцов при 1000, 1200,.и 1500аС и доля ионной проводимости. Конкретные составы и свойства получаемых изделий представлены в таблице.

Из таблицы следует, что образцы из предлагаемоГо материала более термостойки по сравнению с известным материалом. Образцы из известного материала разрушались уже при

1065382

Результаты внешнего осмотра образцов после нагревапри температуре, С о

Иатериал

Состав образ

«цов мас.Ф

1500

1550

1650

16.00

Н f О HfgiO< стао.

Н9вестный

1 100 0 Разрушены Разрушены Разрушены Трещины

Предлагаемый

99 1 Трещины Трещины Нет трещин Нет трещин

То же

50 60 Нет трещин Нет трещин То же

20 80, То же

Материал

Удельное объемное электросопротивление (см,1 при температуре

1 1

Доля ионной проводимости

1000

1500

1200

Известный

2,15 10

0,54

1,0

7,6

Предлагаеьий

2,2.101

0,61 1,0

1,38. 10 1,0

4,68-10 : 1,0

7,8

3,42 ° 10

5,72 102

4,16 10

5,.2 103

ВНИИПИ Заказ 10991/26 .Тираж 608 . Подписное

««««««

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

3 первом термическом цикле, тогда как образцы из предлагаемого материала не разрушаются после четырех циклов, причем с увеличением силиката. .:гафния в материале термостойкость возрастает. Так, например, образцы 5 с 8ОФ НГЯЩ не имели трещин даже после четвертого цикла (1650-20ОС).

При этом сохранявтся высокие электрические характеристики.

Использование твердых электЬоли- 10 тов предлагаемого состава перспек.тивно для контроля, стабилизации и автоматизации металлургических процессов, особенно при производстве спецсталей.

Применение датчиков контроля кислорода в жидкой стали в процессе выплавки и доводки в ковшах позволит получать стали более высокого качества, снизить процент брака в первом пределе. Снижается головная обреэь кипящих сталей и расход дорогостоящих ферросплавов, идуюих на раскисление сталей.

Шихта для изготовления электропроводного керамического материала Шихта для изготовления электропроводного керамического материала Шихта для изготовления электропроводного керамического материала 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано в электрохимических устройствах для измерения концентрации кислорода в расплавах металлов, в выхдопных газах двигателей внутреннего сгорания и.др

Изобретение относится к порошковой металлургии, а более точно касается способов получения циркониевой керамики, и может быть использовано в производстве высокопрочных конструктивных и инструментальных материалов и изделий, например волочильных инструментов
Изобретение относится к технологии огнеупоров, которые могут использоваться в черной и цветной металлургии, в стекловаренной, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к материалам для производства огнеупорных металлопроводов, либо их частей для разливки стали

Изобретение относится к способам изготовления высокоплотной керамики для твердого электролита на основе диоксида циркония с небольшими добавками оксида алюминия, получаемого химическим осаждением из растворов хлористых солей циркония и алюминия

Изобретение относится к огнеупорной промышленности, в частности к области производства углеродсодержащих огнеупоров для футеровки различных металлургических агрегатов, например конвертеров, электросталеплавильных печей, сталеразливочных ковшей

Изобретение относится к производству керамики, а именно к составам шихты для изготовления керамики конструкционного и инструментального назначения

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению керамических материалов на основе стабилизированного диоксида циркония
Наверх