Способ изготовления керамических изделий

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ с полостью сложной конфигурации, включающий изготовление вкладьша из шликера на основе порошкообразного графита методом горячего литья под давлением, размещение его в форме и оформление керамической заготовки тем же методом с последующими утильным и окончательным обжигами в окислительной среде, отличающийся тем, что, с целью повьипения выхода годных изделий , вкладыш предварительно обжигают до удаления из него 20-30% термопластичной связки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„,Я0;„, 1084133

3(Я) В 28 В 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3307799/29-33 (22) 03.04.81 (46) 07.04.84. Бюл. У 13 (72) В.П. Самойлов и Ю.С. Павлов (53) 666. 76 (088. 8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР к- 486904, кл. В 28 В 1/44, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР и 128354, кл . В 28 В 1/44, 1960 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАИИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ с полостью сложной конфигурации, включающий изготовление вкладьппа из шликера на основе порошкообразного графита методом горячего литья под давлением, размещение его в форме и оформление керамической заготовки тем же методом с последующими утильным и окончательным обжигами в окислительной среде, отличающийся тем, что, с целью повыпения выхода годных изделий, вкладыш предварительно обжигают до удаления из него 20-30Х термопластичной связки.

Ф 1ОО4

Изобретение относится к изготовлению керамических изделий методом горячего литья с полостью сложной конфигурации.

Известен способ изготовления по5 лого изделия из алюмооксидной керамики, согласно которому готовят керамическую массу для формования изделия, с целью предотвращения загрязнения полости керамического изделия ro- 10 товят литейную массу для вкладьппа из окиси магния MgO путем смешивания ее с термопластичной связкой, отливают вкладыш, размеры и форма которого соответствуют размерам и форме внут- 15 ренней полости изготавливаемого керамического иэделия, формуют керамическое изделие с помещенным в него вкладышем, проводят утильный обжиг керамического изделия, после кото- 20 рого из изделия вытравливают вкладьпп, керамическое изделие после промывки в воде и сушки подвергают окончательному отжигу f1 ).

Недостатком этого способа явля- 25 ется необходимость проведения целого ряда операций после утильного обжига керамического изделия, связанных с вытравливанием вкладьппа, промывкой изделия, его .сушкой и проведением окончательного отжига, что усложняет способ, снижает производительность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления полого керамического изде35 лия, согласно которому готовят для изделия керамическую массу из порошка какой-нибудь керамики (стеатита, керамики 22ХС и т.п.) и термопластичной связки, содержащей, например, парафин и поверхностно-активное вещество типа олеиновой кислоты или воска, вотовят для вкладьппа смесь в виде предельно концентрированной - 45 суспензия из порошкообразного графита и термопластичной связки, отливают вкладыш требуемой конфигурации, для повышения точности изготовления полости в керамическом изделии п рводят после формовки вкладьппа его

50 охлаждение до 3-2 С или наносят на поверхность вкладыша защитные пленки из раствора полистирола в толуоле, органического стекла в дихлорэтане к т.п. горячим литьем отливают керамическое иэделие с помещенным в не" го вкладьппем, проводят в окислительной среде отжиг керамического изде133 з лия, в процессе которого из изделия и вкладыша выжигают термопластичную связку и порошкообразный графит вкладыша 623.

Известный способ изготовления полого керамического изделия не обеспечивает необходимой надежности изготовления полого керамического изделия, при его осуществлении случается растрескивание, разрушение изделия вследствие. несоответствия коэффициентов тепловоФо расширения материалов вкладыша и керамического изделия.

Цель изобретения — повышение выхода. годных изделий.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления керамических изделий с полостью сложной конфигурации, включающему изготовление вкладыша из шликера на основе порошкообразного графита методом горячего литья под давлением, размещение его в форме и оформление керамической заготовки тем же методом с последующими утильным и окончательным обжигами в окислительной среде, вкладьпп предварительно обжигают до удаления из него

20-307. термопластичной связки.

Операция термообработки вкладьппа, в процессе которой из него удаляют

20-30Х термопластичной связки, обеспечивает качественное, точное изготовление формы и размеров полости керамического изделия, повьппает надежность изготовления, предотвращает растрескивание, разрушение керамического изделия с полостью сложной конфигурации.

Согласно предлагаемому способу керамическое изделие с полостью сложной конфигурации готовят следующим образом.

Керамическую массу для изготовления полого изделия горячим литьем готовят из порошкообраэного стеатита марки С-4 и термопластичной связки, содержащей 95 вес.X парафина и

5 вес.X олеиновой кислоты. Вкладьпп требуемой конфигурации для формования полости в керамическом изделии отливают также горячим литьем иэ предельно концентрированной суспензии порошкообразного графита и термопластичной связки. Отлитый вкладыш подвергают термообработке до удаления из него 20-30Х термоплас". тичной связки. Термообработку вкладыша для удаления из него 20-30Х

1084 термопластичной связки ведут в нагревательной печи. Процент удаления из вкладыша термопластичной связки контролируют по температуре и времени нагревания вкладьппа, а также взвешиванием вкладыша до термообработки и после. Термообработку ведут при температуре, достаточной для удаления термопластичной связки взятого состава. Величины температуры и времени . 10

; термообработки вкладьппа -зависят от исходного состава и массы вкладыша и . поэтому различны для различных вкладьппей и определяются экспериментальным путем. 15

В данном случае вкладьппи для удаления 20Х связки термообрабатывают о при 90 С в течение 25 мин, а для удаления ЗОХ связки — в течение

40 мин при .той же температуре. 20

В форме, в которую помещен вкладьпп, горячим литьем отливают керамическое изделие. Узел "керамическое изделие — вкладыш" обжигают в окислительной среде при 900-950 С с 25 выдержкой 2-3 ч, выжигая из вкладьппа и изделия термопластичную связку.

Графит вкладыша удаляется из полости керамического изделия во время обжига последнего в результате его gp выгорания в окислительной среде, например кислорода или воздуха.После выжигания графита образцы нагревают по общепринятой технологии до температуры полного спекания с 35 выдержкой около 40 мин, так стеатит С-4 и высоковольтный фарфор

М-23 нагревают до 1250 С, а сегне- . токерамику — до 1320 С.

В полых керамических образцах, изготовленных согласно предлагаемому способу и в соответствии со способом-прототипом, измеряют механическую прочность Р„1„ протяженность 45 трещин в образце L величину проседания (деформации) стенок в образце ДЬ, электрическую прочность Е тангенс угла диэлектрических потерь ted", диэлектрическую проница0 емость,f,,водопоглощение M.

Полые керамические образцы представляют собой изделия в виде полых дисков с наружным диаметром 50 мм, 133 4 высотой 12 мм, внутренним диаметром полости 40 мм и толщиной верхней и нижней стенок 2,7 мм, в которых полость отформована при помощи вкладышей из выгораемого графита.

Механическую прочность определяют методом центрально-симметричного изгиба, прикладывая предельную разрушаюшую силу Г„ . к плоскости верхней стенки образца.

Часть образцов разрезают вдоль плоскости, проходящей через центр боковой поверхности образца и параллельно верхней и нижней стенке этого образца, так что получают керамические образцы, соответствующие по размерам и конфигурации ГОСТ 5458.

На этих керамических образцах, соответствующих ГОСТ 5458, при десятикратном увеличении (10 ) определяют при помощи курвиметра общую длину трещин L а также отмечают наличие или отсутствие трещин, их вид — сквозные или несквозные. Длину трещин для каждого типа керамики измеряют на двадцати образцах, изготовленных предлагаемым способом, и ю двадцати образцах, изготовленных по способу-прототипу.

Величину деформации (проседания)

dh в центральной точке стенок в образцах определяют на тех же образцах путем геометрического обмера.

Водопоглощение Ы образцов определяют на этих же керамических образцах согласно ГОСТ 4783-72 путем взвешивания сухих и насыщенных водой образцов.

Электрическую прочность Е, тангенс угла диэлектрических потерь

tg д" и диэлектрическую проницаемость определяют в соответствии с ГОСТ 5458 на тех же образцах после их прокаливания.при 600 С в течео ние 1 ч и нанесения на их поверхности металлической пленки (электродов) путем вжигания в керамическую поверхность серебра.

Результаты испытаний керамических. образцов, изготовленных согласно предлагаемому и известному способам представлены в таблице (каждый результат является средним значением из двадцати измерений).

К и

В и

I I х 4 !»

m o о о

Ф

ы о и и е

Ж Ш

U М

QJ ж

6l о

Ф

Ы о

СЧ

О1

СЧ

О л

D (4

О

О

О

»4

О ь

О оъ

О

О л

О (. Ь

О в

D

"О

Ф л ь

О

О м

00 л л

СО л л сО

О

Ю

Ф

ЧР

О

О

Ю в

О м л ь

О л

О Г

О

О

ОЪ

О

О л

I м л ь

СЧ

Ю л л л

СО л,л

О л е А х и

g)

Х1Х.

6)

o о х о

ЕО м

СЧ о х ею м ао СЧ о х м

ЕО м

gD СЧ ф Ф » о Р

1 х

I V о

И о

% Ф о

Г» х х

& о

E о ! х а

М х о

f о

Р» а

И х

E о о а

l

6 о о 8 а а о

М 8 о

Q >

1 о

УЮ

Е х

Е е 1 е о

I" о л

I З Ь:

1 е

o g l о Г

О Х

1 С 4

»I 11 1 (1 1 л о

1 О ы 1

1О

1 С 4 g

1 л

1 ЬО II и

I w

1- I

Ф! Я

51И

O,I сО!

Е I И

»

1 О1,.

1 ГйХ ай е мое !

» х

<о а

Х а,и ф е

К р

1084133 х е Г а л

Е Ф

O,Х 1.! х

А и х ! х х и

В

1084133

Составитель В. Соколова

Редактор Л. Алексеенко Техред C.Ìèt.óíîâà Корректор О. Тигор

Заказ 1875/11 Тираж 572 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Испытания показали, что предлагаемый способ изготовления полых керамических изделий по сравнению со способом-прототипом устраняет образование трещин; снижает величину деформации (проседания) стенок керамического изделия; повышает электрическую прочность керамических изделий из стеатита С-4 и высоковольтного фарфора на 35X, позволяет получить электрически прочные керамические изделия из сегнетокерамики

Т-7500, в то время как керамические .изделия из сегнетокерамики T-7500, изготовленные по способу-прототипу,, 15 обеспечивают весьма низкую электрическую прочность вследствие наличия на стенках изделия сквозных трещин; снижает водопоглощение образцов из стеатита С-4 в 11 раз, образцов из высоковольтного фарфора — в 5 раз, из сегнетокерамики Т-7500 — в 51 раз.

Значение величины тангенса угла диэлектрических потерь tgd"è диэлектрической постоянной Е для керамики, изготовленной согласно предлагаемому и известному способам практически остается неизменным. Предлагаемый способ изготовления полых керамических изделий горячим литьем по сравнению со способом-прототипом повышает механическую прочность образцов из стеатита С-4 в 6 раз, из высоковольт- . ного фарфора М-23 — в 3 раза, из сегнетокерамики Т-7500 - в

15 pas.