Компания «Керамомикс» поставляет керамические трубки, чехлы и соломку из различных керамических материалов, различного назначения и рассчитанные на разную температуру.

Для того, чтобы заказать керамические трубки, чехлы и соломку и уточнить цены, свяжитесь с нашими менеджерами. Телефоны Вы найдете в разделе Контакты.

По возрастанию температуры применения керамические трубки делятся:

Кварцевые трубки

Кварцевые трубки являются наиболее массовой продукцией из кварцевого стекла. Трубки и стержни получают методом горячего формования из газонаплавленного или электровакуумного кварцевого стекла.

Материал трубок отличается химической чистотой, жаропрочностью, устойчивостью к кристаллизации, имеет низкий коэффициент термического расширения (по сравнению с другими керамическими материалами). Кварцевое стекло устойчиво ко всем кислотам за исключением плавиковой и фосфорной. Электрическое сопротивление кварца значительно выше, чем лучших силикатных стекол, что позволяет делать из данного материала прекрасно работающие электроизоляторы.

Кварцевые трубки выдерживают резкий перепад температур - до 1000-1200°С и могут использоваться в кислых и нейтральных средах при температуре до 1250°, устойчивы к кристаллизации (при нагреве до 1200°С, в течении 2 часов) и при нагреве до 1000°С, с последующим охлаждением в проточной воде (15 теплосмен).

Кварцевые трубки применяются для сооружения трубопроводов в химической и пищевой промышленности, используют для транспортирования агрессивных жидкостей и газов.

Кварцевые трубки используются: для указания уровня жидкостей, как комплектующие в промышленном и котельном (как водомерные трубки котлов, водоуказательная трубка показывающая уровень жидкости) оборудовании, в металлургии и литье (пробы металла, кварцевые чехлы, термопары), в электронагревателях, химической (чехлы, колбы, воронки, лабораторная посуда, кварцевая труба) промышленности, в полупроводниковой и светотехнической промышленности (бактерицидные лампы, кварцевые лампы для солярия, ультрафиолетовые лампы), в печестроении уникальные характеристики кварцевого стекла нашли применение в глазках наблюдения, в защитных внешних кожухах на нагревательных элементах , в печах молирования и фьюзинга .

На основе кварцевых трубок строят уникальные трубчатые печи с вращением и наклоном трубы и газовым подводом и уникальные водородные трубчатые печи.

Контакты.

Муллитокремнеземистые трубки (МКР)

Трубки муллитокремнеземистые (МКР) , трубки муллитокремнеземистые с добавкой двуокиси циркония (МКРЦ) применяются для защиты термопар, термоэлектродов, в качестве поддержки спиральных нагревательных элементов в печах сопротивления с нагревательными элементами из фехрали, трубчатых печах в качестве муфеля, в качестве каналов потоков газа (для подвода и отвода газа).

Муллитокремнеземистые изделия трубки и чехлы МКР и муллитокремнеземистые с добавкой двуокиси циркония (МКРЦ) с температурой эксплуатации до 1350°С выпускаются с одним каналом диаметром от 1,5 до 103 мм, длиной от 20 до 2000 мм в зависимости от диаметра. Трубки могут быть изготовлены с одним закрытым концом.

Соломка МКР выпускается с 2 и 4 каналами, наружным диаметром от 3 до 9 мм, длиной до 800 мм.

Свойства материала МКР, изготавливаемые по ТУ 14-8-447-83 приведены в таблице.

Корундовые трубки, чехлы и соломка

Корундовые трубки предназначены для эксплуатации в высокотемпературных электрических печах сопротивления для поддержки и крепежа нагревательных элементов и в трубчатых печах в качестве трубы - муфеля. Чехлы из корунда используются в высокотемпературных печах в качестве защиты платиновых термопар. Соломка из корунда используется в качестве изолятора в платиновых и вольфрамовых термопарах.

Для того, чтобы уточнить цены и сделать заказ, необходимо связаться с нашими менеджерами. Их телефоны Вы найдете в разделе

Изобретение относится к технологии получения изделий из кварцевой керамики различного назначения с использованием отходов керамического производства. Способ получения изделий из кварцевой керамики включает мокрый помол кварцевого сырья, приготовление шликера, формование изделий в гипсовых формах, сушку и обжиг изделий. В качестве сырья используют очищенный от следов гипса бой необожженных отходов кварцевой керамики, а приготовление шликера осуществляют путем мокрого помола в шаровой мельнице при соотношении «материал: мелющие тела: вода» в пропорции 1:(0,5-0,7):(0,13-0,15), в течение 2-6 часов с последующим гидратированием зерен кварцевого стекла в течение 10-30 часов при перемешивании шликера. Обжиг ведут при температуре 1150-1200°C в течение 2-4 часов. Технический результат изобретения: снижение температуры спекания для получения прочных и термостойких изделий, высокая однородность материала в изделиях, исключение недоливов и расслоения, уменьшение брака по трещинам при производстве крупногабаритных тонкостенных изделий на стадии формования и обжига. 3 пр.

Изобретение относится к технологии получения изделий из кварцевой керамики различного назначения как сливным, так и наливным методами. Известен способ получения изделий из кварцевой керамики (Ю.Е.Пивинский, А.Г.Ромашин. Кварцевая керамика. М.: Металлургия, 1974), включающий мокрый помол боя кварцевого стекла в шаровых мельницах и приготовление шликера, формование изделий методом водного шликерного литья в гипсовых формах, сушку и обжиг изделий. Для получения сложнопрофильных тонкостенных изделий, например оболочек антенных обтекателей, с целью исключения кристаллизации материала при обжиге, стекло травят в водном растворе фтористоводородной кислоты и очищают от загрязнения, а помол стекла и приготовление шликера производят в шаровых мельницах, футерованных кварцевым стеклом, с применением мелющих тел из кварцевого стекла. Недостатком способа является высокая себестоимость продукции, наличие неиспользуемых отходов производства.

Известен способ формования изделий из кварцевой керамики (патент РФ №2153481, Кл. С04В 35/14, Бюл. №21, 2000 г.), согласно которому мокрый помол боя кварцевого стекла осуществляется в шаровых мельницах с добавкой 8-12% по сухому веществу слива от центробежного формования изделий. Высокодисперсный слив улучшает реологические и формовочные свойства литейных шликеров. Кроме того, предложенное техническое решение позволяет использовать отходы производства изделий из кварцевой керамики в виде слива.

Наиболее близким по цели и техническому решению является способ изготовления крупногабаритных изделий из кварцевой керамики, описанный в авторском свидетельстве СССР №1782970, Кл. С04В 35/14, Бюл. №47, 1992 г. Сущность изобретения заключается в следующем. Бой кварцевого стекла и бой необожженной кварцевой керамики загружали в шаровую мельницу, добавляли воду в количестве 13-14% и производили мокрый помол до остатка на сите №0063 от 17,28 до 25,5% вес. Соотношение «материал: мелющие тела: вода» находилось в пределах 1:1,25:0,13-0,14. Готовую суспензию заливали в гипсовую форму для набора керамической заготовки. Изделия представляли собой горелочные блоки размером 250×250×400 мм и валы стеклоформующих машин диаметром 85 мм, длиной 2700 мм. Затем изделия сушили и обжигали в электрических печах. Соотношение стекла и необожженных отходов кварцевой керамики составляло 1:1÷0,4.

Недостатком прототипа является непригодность получаемого шликера для формования тонкостенных сложнопрофильных изделий с высокой плотностью и прочностью керамического материала. Кроме того, большое содержание крупной фракции в литейном шликере даже при плотности суспензии 1,89-1,91 г/см 3 вызывает расслоение суспензии по высоте формуемых изделий и значительную разноплотность заготовок, что приводит к изменению физико-технических свойств материала в различных зонах изделий, ухудшает их эксплуатационные характеристики. Существенно отличающаяся прочность и твердость кусков кварцевого стекла и необожженных отходов кварцевой керамики не позволяют подобрать режим помола для получения шликера с предсказуемым зерновым составом, приемлемым для получения качественных отливок.

Целью изобретения является повышение технологичности производства изделий из кварцевой керамики за счет снижения температуры обжига, повышения качества сложнопрофильных тонкостенных изделий и использование отходов керамического производства.

Поставленная цель достигается тем, что способ получения изделий из кварцевой керамики, включающий мокрый помол кварцевого сырья и приготовление шликера, формование изделий в гипсовых формах, сушку и обжиг изделий, отличается тем, что в качестве сырья используют очищенный от следов гипса бой необожженных отходов кварцевой керамики, приготовление шликера осуществляют путем мокрого помола в шаровой мельнице при соотношении «материал: мелющие тела: вода» в пропорции 1:(0,5-0,7):(0,13-0,15) в течение 2-6 часов с последующим гидратированием зерен кварцевого стекла в течение 10-30 часов при перемешивании шликера, а обжиг ведут при температуре 1150-1200°C в течение 2-4 часов.

Авторами экспериментально установлено, что после снятия наждачной шкуркой и пылесосом контактирующего с гипсом поверхностного слоя керамической отливки необожженные отходы кварцевой керамики при повторном использовании не кристаллизируются в процессе обжига материала до температуры 1200°C с выдержкой до 4 часов, а кварцевая керамика, полученная из таких отходов с дополнительным гидратированием высокодисперсных частиц кварцевого стекла в процессе перемешивания шликера, спекается более интенсивно, чем керамика из первичного шликера. Материал со свойствами, близкими к свойствам кварцевой керамики НИАСИТ ТУ 1.596.195.84, можно получить при температуре обжига 1150-1200°C. Улучшаются и формовочные свойства шликера, повышается однородность отливки, снижается брак по трещинам.

Подобраны условия и режимы помола необожженных отходов кварцевой керамики для формования тонкостенных сложнопрофильных изделий. В отличие от прототипа предложена схема переработки отходов с применением уменьшенного количества мелющих тел при полной загрузке мельницы отходами производства. Соотношение «сырье: мелющие тела» приняты в пропорции 1:(0,5-0,7), по прототипу 1:1,25. Оптимизировано время помола, оно составляет 2-6 часов в зависимости от плотности исходного сырья по зерновому составу формовочного шликера. Дистиллированную воду в количестве 13-17% от веса сухих отходов вводили при загрузке мельницы, но допускается вводить порциями (два-три раза), тогда время помола несколько сокращается. После помола суспензию отделяли от мелющих тел и выдерживали во вращающемся состоянии в течение 10-30 часов для улучшения литейных свойств, затем шликер процеживали через сито 0,5 мм и использовали для литья изделий.

Примеры выполнения способа

Пример 1. В шаровую мельницу ТСА 115 емкостью 200 л загружали 64 кг необожженного и зашкуренного со стороны гипсовой формы боя бракованных изделий из кварцевой керамики, 32 кг мелющих тел из кварцевого стекла, 8,3 литров дистиллированной воды и производили помол в течение 2 часов. После отделения мелющих тел шликер дополнительно гидратировали в пропеллерной мешалке в течение 10-30 часов.

Параметры шликера: плотность - 1,87 г/см 3 ;

вязкость - 30" по ВЗ-1;

зерновой состав: - частиц до 5 мкм - 24%;

Частиц 63-500 мкм - 12%;

Сливным методом водного шликерного литья в гипсовых формах отливали тигли для расплава драгоценных металлов и сплавов высотой до 300 мм. После сушки изделия обжигали в электрических печах при максимальной температуре 1150°C длительностью 2-3 часа. Плотность материала в изделиях 1,96 г/см 3 , прочность при изгибе 35-50 МПа. Разноплотность по высоте изделий не превышала ±0,01 г/см 3 .

Пример 2. Аналогично примеру 1 получали шликер из необожженных отходов производства изделий из кварцевой керамики путем мокрого помола в шаровой мельнице ТСА 115 при загрузке боя отходов, мелющих тел и дистиллированной воды в пропорции 75:45:11,2 кг. Время помола 4 часа. После отделения шаров шликер дополнительно гидратировали путем прокручивания в той же мельнице в течение 24 часов.

Параметры шликера после процеживания через сито 0,5 мм:

плотность - 1,88 г/см 3 ;

вязкость - 23" по ВЗ-1;

зерновой состав: - частиц до 5 мкм - 21%;

Частиц 63-500 мкм - 6,6%;

Частиц 5-63 мкм - остальное.

Сливным методом водного шликерного литья в гипсовых формах отливали кожуха черт. ОТИ 1196.002 для контроля уровня металла при плавке стали с толщиной стенок 10-20 мм. После сушки изделия обжигали при температуре 1200°C в течение четырех часов. Средняя прочность при изгибе материала в изделиях отвечала требованиям материала НИАСИТ ТУ 1.596.195.84 и составляла 50±10 МПа.

Пример 3. Аналогично примерам 1, 2 приготовлен шликер из необожженных отходов кварцевой керамики путем мокрого помола в шаровой мельнице ТСА 115 при загрузке 70:49:10,5 кг. После помола в течение 6 часов, последующей выдержки в мельнице без шаров в течение 30 часов процеженный через сито 0,5 мм шликер имел следующие параметры:

плотность - 1,89 г/см 3 ;

вязкость - 30" по ВЗ-1;

зерновой состав: - частиц до 5 мкм - 20%;

Частиц 63-500 мкм - 10%;

Частиц 5-63 мкм - остальное.

Из полученного шликера отливали наливным методом в гипсовых формах изделия конической формы с диаметром основания 360 мм, высотой 700 мм, толщиной стенки 10-15 мм.

Высушенные изделия обжигали в электрической печи при максимальной температуре 1200°C в течение 2 часов.

На образцах из технологического припуска изделий контролировали свойства керамики. Значения свойств соответствуют требованиям на материал НИАСИТ ТУ 1.596.195.84:

плотность - 1,96-1,99 г/см 3 ;

прочность при изгибе - 35-65 МПа;

ТКЛР 20-900°C - (4,7)×10 -7 /K;

диэлектрическая проницаемость

на частоте 10 10 Гц - 3,40±0,02;

тангенс угловых потерь

на частоте 10 10 Гц - (2-15)×10 -4 .

Полученные изделия по свойствам не отличаются от изделий, изготавливаемых по обычной технологии с использованием в качестве исходного сырья прозрачного кварцевого стекла, - кварцевой стеклотрубки ТУ 11-87 ЩЛО.027.252.

Усадка при обжиге изделий во всех примерах выполнения способа находилась в пределах 0,5-1,2%.

Предложенный способ обеспечивает получение качественного керамического материала на основе кварцевого стекла и изделий из него различного назначения, используя отходы керамического производства. Для формования изделия допускается комбинирование формовочных масс путем смешения водного шликера из отходов производства и первичного шликера или введения в него порошкообразного, а также зернистого наполнителя кварцевого стекла или кварцевой керамики.

Достоинствами настоящего технического решения кроме использования отходов производства также являются:

Повышение технологичности за счет снижения температуры обжига при получении прочного и высокотермостойкого материала и изделий;

Повышение качества изделий (однородность материала, исключение недоливов, расслоения в изделиях и др.);

За счет снижения усадки при обжиге и коробления изделия создается возможность уменьшения технологических пропусков на мехобработку и получение размеростабильных изделий.

Кроме того, способ позволяет снизить брак по трещинам при производстве крупногабаритных изделий методом водного шликерного литья.

Источники информации

1. Ю.Е.Пивинский, А.Г.Ромашин. Кварцевая керамика. М.: Металлургия, 1974.

2. Патент РФ №2153481, Кл. С04В 35/14, Бюл. №21, 2000 г.

3. А.с. СССР №1782970, Кл. С04В 35/14, Бюл. №47, 1992 г.

Способ получения изделий из кварцевой керамики, включающий мокрый помол кварцевого сырья и приготовление шликера, формование изделий в гипсовых формах, сушку и обжиг изделий, отличающийся тем, что в качестве сырья используют очищенный от следов гипса бой необожженных отходов кварцевой керамики, приготовление шликера осуществляют путем мокрого помола в шаровой мельнице при соотношении материал: мелющие тела: вода в пропорции 1:(0,5-0,7):(0,13-0,15) в течение 2-6 ч с последующим гидротированием зерен кварцевого стекла в течение 10-30 ч при перемешивании шликера, а обжиг ведут при температуре 1150-1200°C в течение 2-4 ч.

Похожие патенты:

Изобретение относится к волокнам из поликристаллического корунда, по существу состоящим из корунда и оксида элементов главных подгрупп I или II группы Периодической таблицы, которые могут быть использованы для изготовления тканей и композитных материалов.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления проппантов средней плотности, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта - ГРП.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к технологии изготовления керамических проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта.

Изобретение относится к технологии изготовления проппантов, предназначенных для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта.

Характеристики кварцевого стекла

Производство, характеристики и использование кварцевого стекла и трубок

Кварцевое стекло – один из популярных и практичных материалов, разнообразные изделия из которого находят применение во многих областях, от декора интерьера до светотехнической и полупроводниковой промышленности. Основной структурной единицей SiO2 является кремнекислородный тетраэдр. Такой материал ещё называют силикатным однокомпонентным стеклом, поскольку в состав его входит чистый оксид кремния. Сырьём для изготовления такого стекла является кремнезём (жильный кварц, двуокись кремния синтетического происхождения, кварцевый песок или чистейший горный хрусталь). Из-за воздействия высоких температур (1700-2150 градусов по Цельсию) в специальных плавильных печах происходит плавление сырья.

Профессиональная компания «Русский дом» имеет собственное современное производство изделий из стекломасс различных составов, в том числе и кварца. Наши квалифицированные и опытные мастера, используя современное оборудование и контролируя каждую партию изделий, создают высококачественный продукт, доступный каждому клиенту.

Классификация и тонкости производства

В зависимости от наличия пузырьков размером от 0,03 до 0,3 мкм в структуре материала различают: прозрачные (посторонних примесей не более 0,0001-0,00001%) и непрозрачные кварцевые стёкла (с содержанием оксида железа не более 0,02%). Кроме того, существует более подробная классификация материалов из прозрачных стекломасс:

• Технический – прочный аналог.
• Оптический – наделён высоким показателем светопропускания и химической чистоты. Подразделяется на 3 серии: для работы в обычных условиях (маркируется цифрой 0), при незначительном ионизирующем излучении (100) и для работы в условиях агрессивного излучения (маркируется числом 200).
• Легированный – со специальными добавками в составе.
• Особо чистый – материал с высоким уровнем гомогенности, без примесей и пузырьков газа.
• Кварцевая керамика – наделена защитой от радиоизлучений, кислот и высоких температур.

Заготовки из SiO2 имеют форму пластин, плит, а также овальных или круглых дисков.

Полное описание процесса создания заготовок или листов из кремнезёма займёт много места, поэтому осветим эту тему вкратце.

Непрозрачное стекло получают путём плавления обогащённого песка (после промывки и вакуумного обезвоживания) в электрических печах с нагревателями из графита или угля. Формирование заготовок может проходить как внутри печи, так и вне её. После этого осуществляется обжиг, очистка и механическая обработка.

Прозрачное стекло получают путём плавления сырья в газовых, вакуумных индукционных или в электрических вакуум-компрессионных печах. Также применяются водородно-кислородные горелки. В некоторых случаях, когда требуется тщательнейшая очистка, сырьё очищается путём перевода кремнезёма в тетрафторид кремния, после чего при помощи воды осуществляется разложение на два производных химических элемента: фтороводород и, соответственно, диоксид кремния.

В зависимости от назначения, сырья и способа изготовления трубки из кварца (ТК) маркируют различными буквами:

• Г – созданные газоплазменным способом.
• А – из горного хрусталя.
• Э – электротермическим методом.
• Б – из гранулированного кварца.
• О – создание происходит в одну стадию.
• Д – производство осуществляется в две стадии.

Мы готовы пойти навстречу нашим клиентам и выполнить индивидуальные заказы!

Особенности и области применения

Трубки и стержни из кремнезёма являются незаменимыми изделиями в химической промышленности, поскольку аналогов такому материалу найти практически невозможно. Данные элементы ценят за характеристики: диэлектрическая сопротивляемость, устойчивость к кристаллизации и перепадам температур, высокая светопропускаемость, а также низкое сопротивление ультрафиолетовым и инфракрасным лучам, стойкость ко многим сильным кислотам, стерильность и термостойкость (до 1250 оС), а также устойчивость к потемнению.

Продукция из кремнезёма, как правило, не поддаётся резке, в отличие от аналогичных товаров из классических стекломасс. Однако такие изделия можно шлифовать, сверлить или резать вращающимися карборундовыми или алмазными дисками.

Создание трубок из кремнезёма относится к волоконной оптики, но помимо этой области данные элементы находят практическое применение и в других сферах:

• Производство лабораторного оборудования.
• В металлургии.
• В торговле, промышленности и строительстве (полочки, столешницы, остекление дверей, перегородок и витрин).
• При создании котельного оборудования.
• Для изготовления кремниевых пластин и высокотемпературных устройств.
• Для элементов электронагревательных приборов.

Трубки также подразделяются на определённые виды. Они могут содержать примеси церия, окиси титана или низким содержанием гидроксила.

Кварцевое стекло может служить сырьём для изготовления многообразных товаров: муфелей, стеклобруса, линз, термопар, лабораторного оборудования, иллюминаторов и смотровых стёкол, предметов интерьера, стекловолокна, призм, посуды и сувенирной продукции.

Цена зависит от качества товара и производителя. Стоимость продукции компании «Русский дом» доступна практически каждому клиенту, который желает приобрести розничную или оптовую партию. Мы предоставляем выгодные скидки!

Изобретение относится к технологии получения модифицированных керамических материалов на основе кварцевого стекла с повышенной высокотемпературной прочностью и может быть использовано для создания изделий различного назначения. Наномодифицированная кварцевая керамика, включающая пористую керамическую основу из зерен кварцевого стекла и модифицирующую добавку из оксида алюминия, в качестве основы содержит обожженную кварцевую керамику или изделия из нее с открытой пористостью 7-14%, полученные методом водного шликерного литья из полидисперсной суспензии с размером зерен от 0,1 до 500 мкм, при содержании частиц 0,1-5,0 мкм 20-30%, частиц 60-500 мкм 2-10%. В качестве модифицирующей добавки материал содержит наночастицы α-Al 2 O 3 в количестве 1,0-2,5 вес.%, внедренные в зоны стыка зерен кварцевого стекла за счет массопереноса. Наночастицы α-Al 2 O 3 получают за счет пропитки керамической основы водным раствором соли алюминия Al(NO 3) 3 ·9H 2 O, сушки и пиролиза при температуре 400-600°С. Технический результат изобретения - повышение высокотемпературной прочности кварцевой керамики при сохранении диэлектрических и теплофизических свойств. 1 пр., 1 табл.

Изобретение относится к керамической промышленности, а точнее к технологии получения модифицированных керамических материалов на основе кварцевого стекла с повышенной высокотемпературной прочностью для изготовления керамических изделий различного назначения.

Известны модифицированные керамические материалы на основе кварцевого стекла: кварцевая керамика с повышенной излучательной способностью - материал ТСМ-983 с добавкой 0,5-1,5% Cr 2 O 3 (Н.В.Соломин, Ф.Я.Бородай, М.А.Суслова. Кварцевая стеклокерамика-легированная окисью хрома (силихрит). Сб. «Новые неорганические материалы». Вып.2, с.240-241, 1972) /1/, кварцевая керамика с повышенной абляционной стойкостью и радиопрозрачностью при высоких температурах - материал ТСМ-108 с добавкой 0,5-2,0% Si 3 N 4 (авт. свид. СССР №540844, кл. С04В 35/14. Керамический материал. 1976) /2/, кварцевая керамика с пониженной температурой спекания - материала ТСМ-107 с добавкой 0,5-1,0% BN /3/, кварцевая керамика, поглощающая СВЧ излучение - материал с добавкой 1-3% SiC - волокон (патент РФ №2069204, кл. С04В 35/14. Шихта для получения кварцевой керамики. 1996) /4/ и др. Материалы получены путем введения небольшого количества модифицирующей добавки в виде порошка или измельченных волокон с размером частиц 0,5-500 мкм в водный шликер кварцевого стекла, последующего перемешивания до получения однородной массы, шликерного литья, сушки и обжига изделий. Обладая определенным преимуществом перед обычной кварцевой керамикой по отдельным характеристикам, все они имеют общий недостаток - сравнительно низкую температуру начала деформации. Текучесть наблюдается уже при температурах 1100-1200°С.

Известно также, что для повышения огнеупорности и высокотемпературной прочности разработаны керамические материалы на основе кварцевого стекла с добавками Al 2 O 3 (Ю.Е.Пивинский, К.В.Тимошенко. Реотехнологические свойства смешанных суспензий в системе SiO 2 -Al 2 O 3 и некоторые свойства материалов на их основе. «Огнеупоры и техническая керамика» №7, с.18-23, 2000 г., №9, с.42-46, 2001 г.) /5/. Ощутимые результаты получены только при введении более 20% Al 2 O 3 в виде глинозема или электрокорунда. Однако такие материалы имеют высокую пористость, низкую термостойкость и плохие диэлектрические характеристики. Ухудшение физико-технических свойств материалов связано с неудовлетворительными реологическими параметрами комбинированных шликеров, усилением кристобалитизации кварцевого стекла при обжиге.

Наиболее близким по химическому составу и технологии получения является кварцевая керамика ОТМ-604, ТУ 1.596-135-81, модифицированная 0,5-1,5% Al 2 O 3 (Е.И.Суздальцев. Радиопрозрачные высокотермостойкие материалы XXI века. «Огнеупоры и техническая керамика» №3, с.42-50, 2002 г.) /6/. Способ получения изделий из этого материала по всем технологическим параметрам сходен с получением изделий из обычной кварцевой керамики ниасит ТУ 1.596-195-84. Наличие в составе материала модифицирующей добавки Al 2 O 3 вызвано натиром глинозема в процессе помола кварцевого стекла в мельницах футерованных корундовой плиткой алундовыми мелющими телами. Повышение высокотемпературной прочности не наблюдается.

Целью настоящего изобретения является повышение высокотемпературной прочности кварцевой керамики без ухудшения остальных свойств: низкого коэффициента термического расширения и высокой термостойкости, стабильных диэлектрических характеристик в широком интервале температур, низкой теплопроводности и др. Кроме того, технология получения материала и изделий из него должна обеспечивать производство изделий различного назначения, в том числе и крупногабаритных.

Поставленная цель достигается тем, что наномодифицированная кварцевая керамика с повышенной высокотемпературной прочностью, включающая пористую керамическую основу и модифицирующую добавку из оксида алюминия, отличающаяся тем, что в качестве основы используют обожженную кварцевую керамику или изделий из нее с открытой пористостью 7-14%, полученные методом водного шликерного литья из полидисперсной суспензии с размером зерен от 0,1 до 500 мкм при содержании частиц 0,1-5,0 мкм 20-30%, частиц 60-500 мкм 2-10%, а в качестве модифицирующей добавки используют наночастицы α-Al 2 O 3 в количестве 1,0-2,5 вес.%, полученные за счет пропитки керамической основы водного раствора соли алюминия Al(NO 3) 3 ·9H 2 O, сушки и пиролиза при температуре 400-600°С с массопереносом наночастиц в зоны стыка зерен кварцевого стекла.

Повышение высокотемпературной прочности кварцевой керамики при сохранении основных свойств (диэлектрических, теплофизических и др.) можно достичь за счет введения в обожженный материал в зоны контактов зерен кварцевого стекла небольшого количества (1,0-2,5 вес.%) наночастиц α-Al 2 O 3 . Повторный обжиг материала не требуется. Наноразмерные частицы α-Al 2 O 3 получали путем пропитки кварцевой керамики водным раствором азотнокислой соли Al(NO 3) 3 ·9H 2 O с последующим пиролизом при температурах 400-600°С.

Определены также требования к исходному керамическому материалу - пористость (7-14%), размеры и соотношение крупных и мелких зерен полидисперсного материала для обеспечения сквозной пропитки водного раствора соли капиллярной структурной керамики, а также обеспечения протекания направленного массопереноса наночастиц α-Al 2 O 3 из паровой фазы в зоны стыка зерен кварцевого стекла за счет разницы давления в поровом пространстве. В качестве основы для получения модифицированной кварцевой керамики с повышенной высокотемпературной прочностью может быть не только обычная кварцевая керамика с указанными структурными характеристиками, но и предварительно модифицированные известными способами керамические материалы на основе кварцевого стекла ТСМ-983, ТСМ-107, ТСМ-108 и др.

Сущность предложенного технического решения заключается в следующем.

Методом водного шликерного литья в гипсовых формах отливают заготовки материала или изделия из обычной кварцевой керамики. В качестве сырья служит прозрачное или непрозрачное кварцевое стекло. Помол и приготовление водной суспензии осуществляют в шаровых мельницах, футерованных кварцевым стеклом, а в качестве мелющих тел используют штабики из кварцевого стекла. Полученный шликер должен быть полидисперсным с содержанием тонкой фракции (0,1-5,0 мкм) 20-30%, крупной фракции (60-500 мкм) 2-10%. Это реализуется подбором времени помола. После сушки заготовки обжигают в электрических печах при максимальной температуре 1240±20°С до получения открытой пористости 7-14%.

Пористый материал или готовые изделия пропитывают водным раствором соли алюминия, например, Al(NO 3)·9H 2 O, затем изделия, образцы сушат и термообрабатывают до полного удаления воды и завершения пиролиза нитрата алюминия при температуре 400-600°С в течение 2-6 часов. Если привес менее 1%, изделие поступает повторно на пропитку и термообработку. Содержание α-Al 2 O 3 в материале должно находиться в пределах 1,0-2,5 вес.%. Увеличение концентрации α-Al 2 O 3 приводит к уменьшению термостойкости, ухудшению диэлектрических характеристик материала.

Сопоставительный анализ с прототипом и аналогами показывает, что предложенное техническое решение отличается по следующим признакам:

В качестве модифицирующей добавки применены наночастицы α-Al 2 O 3 в количестве 1,0-2,5 вес.%, полученные в процессе пиролиза водорастворимой соли алюминия Al(NO 3)·9H 2 O в порах модифицируемого материала;

Увеличение высокотемпературной прочности кварцевой керамики за счет введения α-Al 2 O 3 достигнуто при малом количестве модифицирующей добавки в связи с тем, что огнеупорная добавка введена не просто в поровое пространство, а в зоны стыка частиц кварцевой керамики, прежде всего тонкодисперсных, где возникают опасные тепловые и механические нагрузки:

Массоперенос модифицирующей добавки обеспечен за счет специально подобранной основы - кварцевой керамики с заданной пористостью и зерновым составом;

Сохранение диэлектрических и теплофизических свойств кварцевой керамики, включая такие, как ТКЛР, стойкость к термоудару, стабильность диэлектрической проницаемости в широком интервале температур и др. обеспечен не только благодаря небольшому количеству α-Al 2 O 3 , но и ограничением температуры термообработки после введения модификатора до 600°С, что исключило кристаллизацию кварцевой керамики.

Пример конкретного выполнения предлагаемого изобретения.

Мокрым помолом кварцевого стекла ТУ ЩЛО.027.252 в шаровых мельницах готовят водный шликер кварцевого стекла с последующей стабилизацией до получения технологических параметров:

плотность - 1,87-1,91 г/см 3 ;

вязкость - 20-40 с по ВЗ-1;

зерновой состав: частиц 0,1-5,0 мкм - 20-30%;

частиц 60-500 мкм - 2-10%;

частицы 5,0-60 мкм - остальное.

Отлитые в гипсовых формах образцы и изделия различных форм с толщиной стенки 10-20 мм сушат и обжигают в силитовых печах с воздушной средой по следующему режиму:

Подъем температуры до максимальной со скоростью 300 град/час;

Выдержка при температуре 1240±20°С в течение 1-3 часов;

Охлаждение произвольное вместе с печью.

Пористость материала находится в пределах 7-14%. Обожженные образцы, изделия пропитывали 40-50% водным раствором нитрата алюминия Al(NO 3)·9H 2 O ГОСТ 3757-75 до полного насыщения пор раствором за счет капиллярных свойств пористой керамики. В дальнейшем образцы, изделия сушат в сушильных шкафах при температуре 100±5°С и термообрабатывают в электрических печах при температуре 400-600°С в течение 2-6 часов. Указанные температурно-временные интервалы обеспечивают полный пиролиз нитрата алюминия с образованием α-Al 2 O 3 в виде наночастиц размером 50-150 нм. Количество Al 2 O 3 в материале контролировали по привесу. Если содержание модифицирующей добавки менее 1 вес.%, проводится повторная пропитка, сушка и термообработка изделий.

Аналогичным способом производится наномодифицирование известных уже модифицированных керамических материалов на основе кварцевого стекла ТСМ-983, ТСМ-107, ТСМ-108 и др. Модифицирующая добавка в виде порошка модификатора, например порошка Cr 2 O 3 микронного размера, вводится в водный шликер кварцевого стекла, затем, после сушки и обжига керамики, изделий, производилось модифицирование материала наночастицами по вышеописанной технологии.

Сравнительные испытания обычной кварцевой керамики материала ниасит ТУ 1.596-195-84 и наномодифицированной кварцевой керамики по предлагаемому техническому решению показали заметное увеличение высокотемпературной прочности для модифицированного материала при сохранении диэлектрических, теплофизических характеристик. В таблице 1 приведены свойства обычной и модифицированной керамики (плотность - ρ, прочность при изгибе - σ изг. , ТКЛР, теплопроводность - λ, диэлектрическая проницаемость на частоте 10 10 Гц - ε и ее изменение при нагреве - Δε, угловые потери СВЧ - tgδ).

Видно, что наномодифицированный материал имеет все достоинства обычной кварцевой керамики, но отличается повышенной высокотемпературной прочностью. Температурный диапазон применения материала и изделий, работающих в условиях силовых и тепловых нагрузок, примерно на 100°С выше, чем для обычной кварцевой керамики. Материал найдет применение для изделий различного назначения, где предъявляется широкий комплекс прочностных, теплофизических и других требований в более широком интервале температур.

Технология получения наномодифицированной кварцевой керамики и изделий из нее, в том числе и крупногабаритных, не требует дорогостоящего сырья и оборудования и может быть реализована на любом керамическом производстве.

Источники информации

1. Н.В.Соломин, Ф.Я.Бородай, М.А.Суслова. Кварцевая стеклокерамика, легированная окисью хрома (силихрит). Сб. «Новые неорганические материалы». Вып.2, с.240-241, 1972.

2. Авт. свид. СССР №540844, кл. С04В 35/14. Керамический материал. 1976.

3. Авт. свид. СССР №501052, кл. С04В 35/14. Керамический материал. 1976.

4. Патент РФ №2069204, кл. С04В 35/14. Шихта для получения кварцевой керамики. 1996.