183413. lajstromszámú szabadalom • Eljárás oxidkerámiák előállítására apoláris közegű szuszpenzió alkalmazásával
1 183 413 2 A találmány tárgya eljárás oxidkerámiák előállítására fémoxidok ill. egyéb, vízoldhatatlan adalékanyagok keverékéből kiindulva, azzal jellemezve, hogy az anyagokat külön-külön, %'agy együttesen, vizes közegben eljárásnak vetjük alá. amely biztosítja az organikus fázisban való könnyű eloszlathatóságot, a formázási eljárásoknál megkívánt Teológiai tulajdonságokat és ezen keresztül a színtereit termék minőségének optimális szintjét és a minőség egyenletességét. Oxidkerámiák előállítására számos eljárás ismert, amelyek egymástól különböznek kémiai összetételben, az alkalmazott felületkezelés módjában, diszpergálási, formázási eljárásban, az izzítás technikájában, ill. az előállított termékek alkalmazási területében. A kiindulási keverék fő oxidkomponensei között megtalálhatók pl.: alumíni- um-oxid, berillium-oxid, szamárium(III)-oxid, tórium- oxid, cirkónium-dioxid, titán-dioxid, uránium-dioxid, króm(III)-oxid. magnézium-oxid, lantán(III)-oxid, nió- bium(II)-oxid stb. Még szélesebb azoknak a vegyületeknek a köre, amelyeket a fő oxidkomponensek mellett adalékként használnak. Ezek kiválasztására a legkülönbözőbb szempontok jöhetnek szóba. Pl. alumínium-oxid kerámiákhoz gyakran alkalmaznak különböző adalékokat, főleg spinellképző elemek vegyületeit, A gyakorlatban használt adalékok; La203, Zr02, Y203, ZnO, CdO, Tí02, V203. MgO, Fe203,Mn02. Magnézium-oxid kerámiákhoz főleg az alábbi adalékok kerülnek szóba: Fe203, CaO, Zr02, A1203, Ti02, NiO, ZnO, Si02, LiF, GaO. A berrillium-oxid kerámiákhoz az alábbi adalékokat keverik: U02, MgO, A1203, SrO, Ti02, B203, Sc203, Zr02, Cr203. Ittrium-oxid kerámiákhoz az alábbiakat alkalmazzák: Th02,Hf02,Zr02. Cirkónium-dioxid kerámiáknál a kristályszerkezet stabilitására használnak például kalcium- és magnézium vegyületeket, így MgO-t, CaO-t, továbbá az alábiakat: MnO, FeO, CoO, NiO, ZnO, CdO, A1203, Cr203, Mn203, Fe2 03, Yj 03, TiOj és Ce02. Az összetétel változatosságáról jó áttekintést nyújtanak a köve'tkező irodalmi ismertetések: White, J.P., Clavel, A.C.: Bull. Amer. Ceram. Soc. 42, 698(1963);Terényi Gyula: Paraffinalapú kerámiai öntőiszapok tanulmányozása, Kandidátusi értekezés, 1969; Bakunov és szerzőtársai: Keramika iz viszkoognyeupomih okiszlov, Izd. Metallurgia, 1977, Moszkva. A fémoxidoknak és az egyéb szervetlen vegyületeknek az organikus közegben való eloszlatása a vegyülettől és a közegtől függően több-kevesebb nehézséget jelent. Nem meglepő ezért, hogy majdnem minden ismert kerámiaipari eljárás adalékanyagok, vagy alkalmasan megválasztott műveletek segítségével próbálja ezt a lépést megkönnyíteni. Terényi Gyula fent idézett művében jó összefoglalását adja az idevonatkozó irodalomnak. Az organikus közegben való eloszlatást elősegítő közismert adalékanyagok közül megemlíthetjük a hosszú szénláncú alifás savakat, alkoholokat, észtereket, aminokat, továbbá péld. az olajsav és a trietil-amin 1:1 arányú elegyének reakciótermékét. Ezen adalékanyagok alkalmazásának közös jellemzője az, hogy organikus közegben oldják fel őket a szilárd anyagok bekeverése előtt, vagy a gondosan kiszárított szervetlen anyagokkal előre intenzíven elkeveredik és ezután következik a diszpergálás művelete. Az organikus fázisban való eloszlatás egyik legkényesebb követelménye a víz (adszorbeált víz, levegő Nedvességtartalma) gondos eltávolítása a szilárd komponensektől. E követelmény teljesítése a gyakorlatban számos nehézségbe ütközik. A probléma viszont nem kerülhető meg, hiszen a kialakított organikus diszperzió tulajdonságai alapvetően meghatározzák a további műveletek kivitelezhetőségét és a végtermék sajátosságát. Az organikus közeg összetételében széles a variációs lehetőség. .Mifás és aromás szénhidrogénekre (ásványi olajokra, paraffinra, vazelinolajra), észterekre (méhviaszra, növényi olajokra), továbbá hőre keményedő műgyanták alkalmazására találunk példát. Az elkészített szuszpenzió koncentrációja a választott formázási eljárás módjától függően széles határok között változik, A legkisebb koncentrációt az öntésnél, a legnagyobbat pedig a préselésnél alkalmazzák. Az organikus közegű szuszpenziót többféle formázási eljárással lehet feldolgozni. A legismertebbek: izosztatikus préselés, sajtolás, extrudálás, vákuum-extrudálás, fröccsöntés és öntés. Ezen technikáknak, mint már utaltunk rá, megvan az organikus közegű szuszpenzió tulajdonságaival szemben támasztott speciális követelménye. A végtermék előállítása céljából a következő fontos lépés a közeg és a közegben található illő adalékok eltávolítását, valamint az oxidkeverék komponensei közötti kémiai reakciót, ill. a szinterelést előidéző hőkezelés. A hőkezelés végrehajtható egy vagy több lépésben, különböző hőmérsékleteken és különféle összetételű és nyomású gáztérben. A lehetőségek számáról és a technológiai megvalósításról jó áttekintést ad Bakun ov és szerzőtársai idézett műve. Eljárásunkban a teljes folyamat kivitelezhetőségére és a termék minőségére döntő hatást gyakorló felületkezelési lépést oly módon alakítjuk át, hogy a többi részfolyamat bármely ismert megvalósítási módját választva optimális eredményt adjon. Ennek érdekében a fő komponensként számbajövő fémoxidokat és az egyéb vizoldhatatlan szervetlen adalékanyagokat csekély ióntartalmú (ioncserélt vagy desztillált) vízben, keverés közben diszpergáljuk, szükség szerint olyan vízoldható többértékű fémsókat adagolunk hozzá, amelyek kationja a szinterelni kívánt kompozíció lényeges összetevőjét képezi, majd az így kapott elegyet 5 és 14 között célszerűen megválasztott pH mellett anionos felületaktív anyaggal reagáltatjuk. A többértékű fémsók a fémoxidok felsorolásában szereplő fémek sói közül választhatók. Anionos felületaktív anyagon pedig karbonsavak sóit (zsírsavszappanokat, perfluorozott zsírsavakat és sóikat), szulfátokat (alkilszulfátokat, szulfatált olajokat és zsírokat, stb.) alifás és aromás szulfonsavak sóit és különböző alkoholok parciális foszforsavas észtereit ill. ezek sóit értjük. A reakciót keverés közben, szobahőmérséklettől az elegy forráspontjáig terjedő hőmérsékleti határok között, maximálisan 3 óra reakcióidő alatt hajtjuk végre. A keverés megszüntetése után a reakciótermék jól szűrhető csapadékként különül el a közegtől és így az szükség esetén dekantálással, szűréssel vagy centrifugálással a kívánt iontartalomig könnyen mosható. Ezután a felületkezelt terméket a vizes fázistól elkülönítjük, majd 60-200°C közötti hőmérsékleten, célszerűen csökkentett nyomáson, súlyállandóságig szárítjuk. A felületkezelt termék kevéssé érzékeny a levegő nedvességtartalmára és különösebb óvatosság nélkül szabad 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
