168399. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy aluminiumoxid tartalmú kerámia idomtestek alapanyagának előállítására
lösjyy A kerámia Na2 0+K 2 0 tartalma Fajlagos ellenállás 100 V-(ohnvcm) Dielektromos veszteségi tényező (tg 6) 10 MHzel % 20 °C-on 250 °C 500 °C 20 °C 250 °C 500 °C • 0,5 1-1012 2-10 9 2-10 4 2-10-3 1,5 • 10~2 2-10 -1 0,1 1-1014 9-10 10 5-10 7 3-10-4 3-10" 3 4-10" 2 0,05 >1014 9-10 12 4-10 9 2,5 -lO" 4 6-10" 4 6,5-10" 3 0,01 >1014 2-10 13 4-10 10 1-10-4 2,5 • 10"4 4-10 -3 1. sz. táblázat Bayer-féle eljárással feltárt kalcinált vagy kalcinálatlan timföld-alapanyagot használják fel, amely 0,5% körüli mennyiségben Na2 0-t tartalmaz és 0,01% alatti mennyiségben K2 O-t. A nátrium-oxid kisebb részben vízben oldódó vegyületként, nagyobb részben kötött, pl. Na2 0 • IIAI2O3 képlettel jellemezhető bétaalumínium-oxid formájában van jelen. A kis mennyiségű kálium-oxid jelenléte gyakorlatilag elhanyagolható, ezért az ismert timföldtisztítási eljárások az inkább nemkívánatos nátrium-oxidtartalom csökkentésére irányulnak. Ilyen tisztítási eljárást ismertet a 3 092 453 számú USA és az 1 046 582 számú angol szabadalom, melyek bórsav és hidrogén-fluorid jelenlétében a kerámiaalapanyag 1000-1400 °C hőmérsékleten való izzítását ajánlják. A nátrium és kálium alkáliborátok formájában eltávozik, és a halogén jelenléte elősegíti a stabilis alfa-korund kialakulását. Az eljárás hátránya, hogy csak alumínium-hidroxidokra vagy alacsony hőmérsékleten kalcinált alumínium-oxidokra ad kedvező hatásfokot, ugyanakkor nehézkesen kivitelezhető az igen korrózióveszélyes, erősen savas kémhatású hidrogén-fluorid jelenléte miatt. A tisztított alapanyag minősége sem kielégítő, mivel esetenként zárvány formájában fluorid marad vissza a kerámiában, és az alkalmazott bórsav egyrészt elősegíti az adott esetben kialakuló, zárványként visszamaradó borátok pedig rideggé és üvegszerűen törékennyé teszik a kerámiát. A 990 801 számú angol szabadalom a kerámiaalapanyag klórgáz és alumínium-fluorid jelenlétében történő 1200 °C hőmérsékleten való izzítását ajánlja. Az eljárás hátránya egyrészt a klórgáz erős affinitása miatti nehézkes kivitelezhetőség, másrészt az esetenként kialakuló kerámiát elszennyező klorid és fluorid zárványok visszamaradása. A 3 106 452 számú USA szabadalom az alapanyag 1200 C C hőmérsékleten való izzítását ajánlja durva, szemcsés szilikátok jelenlétében. Az izzítási hőmérsékleten az alkáliák a szilikátokhoz kötődnek, amelyek a szemcsékkel együtt a tiszta alumíniumoxid portól szitálással elkülöníthetők. Az eljárással az alkáliatartalom kb. 0,1-szeresére csökkenthető, de tiszta szilikátok esetén is az alumínium-oxid a szilikátoktól változó mértékben elszennyeződhet. A felsorolt eljárások közös hátránya, hogy bár kisebb-nagyobb mértékben csökkentik az alapanyagként alkalmazott timföld alkáliatartalmát, de a tisztí-20 tási eljárás során más anyagokkal szennyeződik a timföld. A szennyezések, melyek borát, fluorid, klorid, szilikát stb. zárvány formájában visszamaradnak, a késztermék villamos paramétereit, elsősorban a dielektromos sajátságokat, valamint mechanikai para-25 métereit, főleg a hajlítószilárdságot nagy mértékben rontják. Az elektrotechnikai és elektronikai célokra készített nagy 95-99,7% A12 0 3 tartalmú kerámiák alapanyagának előállításához szükségessé vált egy olyan 30 timföldtisztítási eljárás kidolgozása, valamint egy olyan tömörödési elősegítő fém-oxid megvalósítása, amely a kerámia alapanyagát nem szennyezi el, illetve az esetleges szennyeződések a késztermék villamos és mechanikai paramétereit nem befolyásolják, és ugyan-35 akkor megfelelő tömörségű késztermék előállítását teszik lehetővé. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy nagy alumínium-oxid tartalmú kerámiák timföldnyersanyagának alkáliaszennyezései újabb szennye-40 zések bevitele és káros zárványok kialakítása nélkül jó hatásfokkal eltávolíthatók, ha az oldható szennyezéseket külön borkősavoldatos mosással, az oldhatatlan szennyezéseket pedig ónkloridos redukcióval távolítjuk el, adott esetben a mosást vagy a redukciót 45 megismételjük, továbbá a zsugorodást és tömörödést elősegítő adalékanyagként pedig fémoxidot, előnyösen kalcium-földpátot alkalmazunk. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy a kalcinált vagy kalcinálatlan timföldeket híg borkősavas 50 oldattal 1—60 perc, előnyösen 10 perc időtartamig legalább 90 C°-os közeghőmérséklet mellett mossuk, adott esetben dekantált vizes mosást végzünk, a szilárd- és folyékonyfázist szétválasztjuk, majd második műveleti lépésként a szilárdfázishoz ón(II)klo-55 rid-dihidrát (SNC12 • 2H 2 0) savanyított vizes oldatát hozzámérjük, elkeverjük, majd pl. bepárlással vízmentesítjük és 1100-1600 °C hőmérsékleten 0,5-4 óra hőntartás mellett oxidáló atmoszférában izzítjuk. Adott esetben az első vagy második műveleti lépést 60 ismét elvégezzük. Ezt követően az izzított porhoz vagy szilárd fázishoz 0,5—6 s% zsugorodást és tömörödést elősegítő adalékot adagolunk, majd ismert eljárással nedves vagy száraz közegű őrléssel öszszeőröljük miközben az alumínium-oxidot a kerámiák 65 készítéséhez szükséges szemcsefinomságúra őröljük. 2
