Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. - Кварцевая керамика (1049256), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Пористость полуфабриката после выжигания связки, определяемая ее содержанием, была значительно большей, чем при шликерном литье, и находилась в пределах 27 — 36%, Спекание осуществлялось при температурах 1250 — 1300'С. В отличие от высокоплотных шликерных отливок, спекающихся при этих температурах до пористости 2 — 7о/р, пористость керамики, полученной термопластичным литьем, составила 10 — 15%.
В последнее время проведен целый ряд работ [35, 162 — 163)е по формованию некоторых видов керамики с использованием в качестве связки кремнеорганических смол. Преимуществом такого метода формования является возможность уменьшения усадок при обжиге и высокая прочность отформованного полуфабриката, позволяющая осуществлять механическую обработку до обжига. Согласно данному методу, керамический порошок " Пать (США), № ЗП6!67, 1960; № 3649393, 1966.
147 смешивается с растворенной смолой (с добавкой катализатора), затем полученная смесь подвергается испарению до полутвердого состояния и прессованню в прессформах с электрическим подогревом [351. Указывается 1162), что оптимальным при термопластичном прессовании являются параметры: давление 210 — 350 кгс/см', температура !60 — 190'С. При температуре около 500'С кремнеорганическая смола превращается в аморфный кремнезем.
В работе 135) при получении кварцевой керамики методом термопластичного прессования были использованы две термореактивные кремнеорганические смолы на основе метилбутилового эфира, в качестве катализатора применяли триэтиламин. Смолы в процессе разложения давали выход аморфного кремнезема в пределах 78— 804/. Содержание связки варьировали в пределах 10— 24%.
Отмечается исключительно высокая прочность полуфабриката до обжига (и, =200 кгс/см'). Температура обжига достигала 1200 — 1400'С. Пористость образцов после обжига при 600'С (после разложения смолы) составляла 17 — 224/ю В данной работе были отмечены низкие значения прочности обожженных образцов, что связывается с появлением при обжиге кристобалита. Данный метод представляет несомненный интерес и нуждается в более детальном изучении.
Электрофоретическое формоваине В работе 181) была изучена возможность электрофоретического формования кварцевой керамики, В качестве исходных при этом были приняты высокоплотные суспензии, позволяющие получать при обычном шлнкерном литье высокую плотность отливок. Было установлено (см.
рис. 21), что стабилизация суспензий кварцевого стекла посредством механического перемешивання равным образом влияет на плотность полуфабриката, отформованного как обычным шликерным литьем, так и методом электрофореза. При этом значения р„для электрофореза равны или несколько выше (в частности, на первой стадии стабилизации суспензий). Кроме того, если скорость шлпкерного литья по мере стабилизации суспензий замедляется, то на скорость электрофоретнчоского формования она не влияет (см.
рнс. 53). Если прн шликерном литье с увеличением 148 толшины отливки скорость литья резко замедляется, то в случае электрофоретического формования она постоянна, что установлено при толщине отливки до 60 мм. За счет этого формовка электрофорезом по сравнению со шликерным литьем ускоряется в 5 — 1О раз при толщине отливки 5 мм и в 30 — 60 раз прн толщине 25 мм. Существенное влияние на скорость электрофоретического формования оказывает плотность тока. При ее увеличении с 0,13 до 0,6 мл/см' скорость формования повышалась в 5 раз.
Плотность суспензии (в пределах 1,70— 1,90 г/см') 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 810з 1267].
ПРи этом в качестве дисперсионной среды принимался спирт. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВЪ|СОКОНОРИСТОЙ КВАРЦЕВОЙ КЕРАМИКИ В отличие от кварцевой керамики высокой и средней плотности для ряда областей применения представляет интерес высоколористая теплоизоляционная кварцевая керамика 1162, 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 суспензин и пены, последуюшем нх смешении для получения пеномассы, литье, сушке н спекании 1!64, 1651. Общий характер показателей степени объемного заполнения керамической системы твердой фазой ~р для пенокерамических материалов показан на рис.
75. Показатель ~, составляющий на стадии суспензни 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 спекапии. Как правило, процесс сушки отль(вок пенокерамических материалов сопровождается объемными усадками 30 — 50%, а процесс спекапия 1Π— 20%.
Основными характеристиками пен и пеномасс являются: кратность и стойкость пены, кратность и плотность пеномассы и ее усадка прн сушке. Существенную роль играет н концентрация (влажность) исходной суспензии, 140 (50) О7б с, л «,о о к о н .н Ок н н а 2 «.мю 556 о ш . «м ,е 8 м ий к о !и о Об 0 см' кгс/см' н' % Колнчестео пени на !00 г, сме ран' г/см" ротл' г/см' рпм' г/си' О/гб я .= О,И Ог5 0,91 59 0,65 70 0,47 78 0,42 8! 130 60 50 40 ЗО 24,4 0,8 !2,0 29,3 0,58 11,0 31,4 0,42 !0,5 30 0,36 14,5 33,1 0,29 16,5 1,08 0,75 0,54 0,51 0,37 !00 100 200 300 400 0,34 84,5 15! определяющая в основном объемные изменения (усадку) пеномассы при сушке.
Объемное содержание твердой фазы в пеномассе С„может быть определено по формуле Со пм Са/лпм ! (58) где ф— объемное содержание твердой фазы в исходной суспензии; П,м = р,/р,м, где р*, рп — соответственно плотность суспензия и пеномассы. По показателям С„,„и относительной плотности обожженной пенокерамики р„можно определить объ- Рнс.
70. Обебщеннан схема уплотненна керамнчеекнх снстем на различных сталннх технолопнн прн полученнч пенокеремнкн: ! — поропакн; !! — суспензнн; !!! — пеномассы; !«вЂ антее, сушка; р — сиеканне емную величину общей усадки Уоац (при сушке и обжиге) по формуле: У~ = (р, — С ) 100%. (60) Важной характеристикой пенокерамических отливок является плотность упаковки твердой фазы в материале каркаса, определяющая величину усадки, необходимую лля полного спекания [164, 165).
Первые сведения о получении кварцевой пенокерамики были опубликованы в работе [161. В дальнейшем 150 был опубликован ряд работ по получению пористой кварцевой керамики как пенным способом [25, 411, так и другими [82, 164]. В работе [41) кварцевую пенокерамику 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 декаятаций. Свойства пеномассы, высушенных и обожженных образцов, представлены в табл. 10. Т а б ч и ц а 1О, Свойства иеиомассы и иемокерамики ДлЯ полУчениЯ пенокеРамики с Рпн(0,6 г/сма необходимая влажность суспензии составила -400/0.
Уменьшение влажности суспензии приводило к уничтожению части пены и получению материала с плотностью 0,80 г/сма. Обжиг пенокерамики осуществлялся при 1250'С при скорости подъема температуры 100 — 150'С в .час. Полученная в работе [411 кварцевая пенокерамика по типу структуры, согласно классификации, предложенной в [164!, орносится с ячеистой, не имеющей впекшегося каркаса. Керамика с такой структурой обладает пористыми перемычками и сферическими пустотами. Невозможность получения кварцевой пенокерамики со спекшимся каркасом в работе [1641 объясняется склонностью материала при опекапип ккристобалитизации, что вынуждало заканчивать процесс спекания на начальных стадиях при сравнительно низких усадках, Одной из причин частичной кристаллизации материала при спекании и невозможность достижения спек/него- 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 пенокерамики высокоплотных суспензий кварцевого стекла, полученных по методам 1511.На перСпективность использования таких суспензий указывалось н в работе [164).
)При поставке данных исследований' преднолагалн, что, используя высококонцентрированные суспензии, представится возможным получить пеномассы с низкой влажностью, с малыми объемными изменениями при сушке, высокой плотностью упаковки твердои фазы в каркасе и, как следствие, пенокерамику с малыми усадками при спекании. Структура при этом в зависимости от предъявляемых требований, может быть как со спекшимся каркасом (пустотно-спекшаяся), так и не имеющая спекшегося каркаса. В качестве пенообразователя использовалась клееканифольная эмульсия. Кратность выхода пены па составляла, как правило, 20 (плотность пены 0,05 г/смв). С целью увеличения устойчивости пены изучены добавки метилцеллюлозы и аэроснла, вводимые в расчете 0,5 н 1)0о)в на массу эмульсии.
Одним из показателей устойчивости пены Уп является 1!49) время, за которое высота столба пены убывает в два раза Из рис. 76, где показана кинетика разрушения пены как исходной, так и с добавками стабилизаторов, следует что У, повышается в 3,5 раза .прн добавке 1,0))а аэро- сила и в 4,7 раза — при добавке 1,Оо)ь метилцеллюлозы. Указанный эффект достигается за счет существенного увеличения реологнческих характеристик (предела текучести н структурной вязкости) пены. Как видно из рис. 77, где показана зависимость вязкости от напряжения сдвига как для исходной, так и для пен с добавкой метилцеллюлозы, последняя приводит к резкому росту гь Полная реологическая кривая пены (без добавок) показана на рис.
78. Исходная пена характеризуется как твердообразная дисперсная система с отчетливо выраженным пределом текучести и тиксотропным характером течения. 1 Исследования п)роведены автором совместно с Р. Г взакаренковой. 152 На том же рисунке показано реологическое поведение исходной суспензии кварцевого стекла и пеномассы. Суспензия обладает сравнительно низкой вязкостью и ньютоновским характером течения, а пеномасса существенным пределом текучести (значительно большим, чем у исходной пены) и резко выраженной тиксотропией. Ха- БО гОО /ОО )ОО О г гО О да ОО )гз т; мин О ОО )ЗО М Дган см а Рнс 77.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
