192712. lajstromszámú szabadalom • Eljárás polikristályos, főleg kőolaj-bányászati rendeltetésű szinterkorund kerámiák előállítására
3 192712 4 genizáljuk, majd kalcinálással a neodimium-oxid legalább 80 tömeg %-át reagáltatjuk az aluminium-oxiddal, majd az ily módon aktivált két- vagy háromféle aluminium-oxidot összekeverjük, és a kapott, tiszta oxidokban kifejezve összesen 0,1-1 tömeg % adalékanyagot tartalmazó keveréket őrlésnek vetjük alá, a kész kerámiai alapanyagot önmagában ismert módon formatestekké alakítjuk, végül 1450 °C feletti hőmérsékleten zsugorítjuk. A találmány alapja az a felismerés, hogy kerámiái célra sokkal kedvezőbb anyagot kapunk, ha a zsugorítás folyamán bekövetkező szemcsenövekedést gátló adalékokat és az újrakristályosodást elősegítő adalékokat nem a már „túlégetett aluminium-oxidhoz őröljük hozzá, hanem még az utolsó hőkezelés előtt, és így ezek jelenlétében végezzük el a módosulatváltozást okozó, a szemcsehalmazokat tömörítő hőkezelést. A találmány alapja az a további felismerés. hogy a találmánnyal elérhető kedvező hatás csak akkor biztosítható, ha a szemcsenövekedést gátló és a zsugorítást elősegítő adalékanyagokat nem együtt, hanem külön-külön adjuk hozzá az aluminium-vegyülethez, s az aluminium-vegyület és egy adott adalékanyag keverékét különálló kalcinálásnak vetjük alá. Azaz, ahányféle adalékanyaggal dolgozunk, annyiféle aktivált aluminium-oxidot állítunk elő, és ezeket később a kívánt arányban összeőrölve kapjuk a formázásra kész, finom szemcsézettségű kerámiai alapanyagot. A találmány alapja továbbá az a felismerés, hogy mind a szemcsenövekedés gátlására, mind az újrakristályosodás elősegítésére kedvezően alkalmazhatunk olyan háromértékű ritka földfémek vegyületeit, amelyek ionsugara összefér az aluminiumionsugarával, és így e ritka földfémek oxidjai hőhatásra stabilan beépülnek az aluminium-oxid kristályrácsába. A találmány szerinti eljárás körülményei között e ritka földfém-oxidok már néhány tized tömeg % mennyiségben jelentősen befolyásolják a zsugorítási viselkedést illetve a kész, polikristályos szövetszerkezetű kerámia végső jellemzőit. A találmány szerinti eljárásnál aluminium-vegyületként előnyösen aluminium-hidroxidot [Al/OH/g], böhmitet [A10/OH/], 1000 °C alatti hőmérsékleten kialakított gamma-módosulatú aluminium-oxidot [A^Oj] vagy 1300-1500 °C hőmérsékleten „előkalcinált , még reakcióképes alfa-aluminium-oxidot alkalmazunk. Használjuk több aluminium-vegyület keverékét is. Különösen előnyösen 1300-1500 °C-on „előkalcinált alfa-aluminium-oxidot alkalmazunk. Az adalékanyag ittrium-oxid IY2O3, op. 2415 °C] és/vagy lantán-oxid[La203, op. 2307 °C] és/vagy neodimium-oxid [Nd203, op. 2272 °C], amelyek hevítéskor reakcióba lépnek az aluminium-vegyületekkel, így a gamma- és/vagy alfa-aluminium-oxiddal [A^O^. op. 2040 °C]. A fenti oxidok helyett azonban olyan ittrium-, lantán- illetve neodimium-sót, például szulfátot is használhatunk, amely hevítésre oxiddá alakul át. A fémsót vizes oldatban is hozzáadhatjuk az aluminium-vegyülethez. Az előzőekben felsorolt aluminium-vegyülethez vagy az aluminium-vegyületek keverékéhez — a tiszta aluminium-oxid-tartalomra vonatkoztatott — 0,05-0,5 tömeg %, előnyösen 0,2 tömeg % ittrium-oxidot vagy ezzel egyenértékű mennyiségű, hevítéssel oxiddá alakítható ittriumsót adunk, a keveréket homogenizáljuk — célszerűen őrléssel —, majd általában 1500-1600 C-on annyi ideig kalcináljuk, amíg az ittrium-oxidnak legalább a 80 %-a nem reagált az aluminium-oxiddal. Tapasztalataink szerint ehhez legalább 4-6 órás hőkezelés szükséges az előtömörített por esetén. A végbemenő szilárdfázisú reakció eredményeként YAIO3 és Y3AI5O12 képletű, 1860-1930 °C olvadáspontú vegyületek képződnek, amelvek finom eloszlásban beépülnek az aluminium-oxidba. Ilyen módon a jelen leírásban „A-típusú megjelöléssel ellátott kalcinált aluminium-oxidot kapunk, amely finom szemcsés, mivel a bevitt ittrium-oxid mind ennél a kalcinálásnál, mind a későbbi szinterelésnél szemcsenövekedést gátló hatást fejt ki. Tapasztalataink szerint ezt a hatást kevés magnézium-oxid jelenléte erősítheti. Az A-típusú aluminium-oxid előállításához használt kiindulási aluminium-vegyülettel vagy aluminium-vegyületkeverékkel azonos vagy eltérő aluminium-vegyülethez vagy aluminium-vegyületkeverékhez — a tiszta aluminium-oxid-tartalomra vonatkoztatott — 0,05-0,5 tömeg %, előnyösen 0,3 tömeg % lantán-oxidot vagy ezzel egyenértékű mennyiségű, legalább 1450 °C hőmérsékleten hevítéssel oxiddá alakítható lantánsót adunk, majd hasonló módon járunk el, mint az A-típusú aluminium-oxid készítésénél. Ebben az esetben Al^LaOg képlettel leírható, 1830 °C olvadáspontú aktív vegyület képződik, amely homogén eloszlásban van jelen az aluminium-oxidban, s a zsugorítást jelentős mértékben elősegíti. Az így kapott kalcinált aluminium-oxidot a leírásban ,,B-típusú aluminium-oxidnak nevezzük. Ugyanolyan vagy eltérő aluminium-vegyület/ek/hez, mint amely/ek/et az A-típusú vagy B-típusú aluminium-oxid készítésénél használtunk, a tiszta aluminium-oxid-tartalomra vonatkoztatott 0,05-0,5 tömeg %, előnyösen 0,3 tömeg % neodimium-oxidot vagy ezzel egyenértékű mennyiségű, hevítéssel oxiddá alakítható neodimiumsót adunk, majd hasonló módon járunk el, mint az A-típusú aluminium-oxid készítésénél. A kalcinálás során AINdOg illetve Algl^^Ojj képletekkel leírható, 1750-2050 °C olvadáspontú aktív vegyületek képződnek, amelyek mind a zsugorítást elősegítik, mind a szemcsenövekedést gátolják. Az így nyert kalcinált aluminium-oxidot a leírásban ,,C-típusú aluminium-oxidnak nevezzük. A találmány értelmében a kapott A-, B- és C-típusú aluminium-oxidok közül legalább kettőt összekeverünk olyan arányban, hogy az adalékanyagok tiszta oxidokban kifejezett összmennyisége 0,1-1 tömeg legyen. Így A + B, A * C, B + C vagy A * B + C típusú keveréket készítünk, célszerűen őrléssel, majd a por5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
