190957. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 96-99,9 tömeg% alumínium-oxid tartalmú tömör és homogén szövetszerkezetű, polikristályos alumínium-oxid kerámiák előállítására
1 190 957 2 Urban, München) gallium-oxid már-0,1 % nagyságrendben is igen hatásosan segíti elő a különböző eredetű alumínium-oxid porokból formázott idomtestek tömörre zsugorítását 1400 °C felett, előnyösen 1450-1550 °C hőmérséklettartományban. Ezen túl elősegíti más, nagyobb ionsugarú kationt tartalmazó vegyületek adagolását is, amivel a korundkerámiák egyes sajátságai, például felületi simaság fokozása, keménység és kopásállóság növelése, fémezhetőség megkönnyítése, stb. irányítottan befolyásolhatók. S mivel ezen újabb adalékok mennyiségét sem szükséges 0,05-3 tömeg% fölé emelni, a kerámia legfőbb jellemzőit mindig a magas alumínium-oxid tartalom fogja meghatározni. Találmányunk célja, hogy az általános rendeltetésű, nagy mennyiségben gyártott alumínium-oxid alapú kerámiák előállítására ismert eljárásoknál egy egyszerűbb és energia-takarékosabb gyártástechnológiát adjon, mely a meglévő berendezésekkel a kereskedelemben kapható alumíniumoxidokból kevés ádalék bevitelével tömör és homogén, polikristályos szövetszerkezetű, egyszerű és bonyolult alakzatú idomtestek gazdaságos előállítását biztosítja. Találmányunk szerint az alumínium-oxid vagy más, hőhatásra oxidot adó aluminium-vegyülethez vagy ezek keverékéből előállított alapanyaghoz a késztermék tömegére vonatkoztatott 0,1-4%-ban, előnyösen 0,3%-ban gallium-oxidot és/vagy ezzel egyenértékű, hőhatásra oxidot adó gallium-vegyületet, adott esetben 0-3,9 tömeg % fémoxidot és/vagy ezzel egyenértékű, hőhatásra oxidot adó fémvegyületet és szilikátot vagy ezek tetszőleges arányú keverékét adjuk, a keveréket ezen felül őröljük, majd az őrleményt ismert módon formázzuk és 1400 °C fölötti, előnyösen 1450-1550 °C hőmérsékleten tömörre zsugorítjuk. Találmányunk szerint úgy is eljárhatunk, hogy a gallium-oxidot és/vagy ezzel egyenértékű, hőhatásra oxidot adó gallium-vegyületet legalább egyszeres, előnyösen 10-szeres mennyiségű alumíniumoxiddal és/vagy más, hőhatásra oxidot adó alumínium-vegyülettel homogénre őröljük, adott esetben 700-800 °C-on izzítjuk, így hígított gallium-oxid adalékanyagot kapunk. A hígított gallium-oxid hatóanyaghoz készítése során vagy után kívánt esetben a gallium-oxidra számított 0-0,975-szeres mennyiségű fémoxidot és/vagy ezzel egyenértékű, hőhatásra oxidot adó fémvegyületet és szilikátot vagy ezek tetszőleges arányú keverékét adjuk. Az így kapott elegyből alumínium-oxid és/vagy hőhatásra alumínium-oxidot adó alumínium-vegyület hozzáadásával, a keverék őrlésével, az őrlemény formázásával és 1400 °C fölötti, előnyösen 1450-1550 °C hőmérsékleten való tömörre zsugorításával 0,1-4 tömeg %, előnyösen 0,3 tömeg %-ban gallium-oxidot és 0-3,9 tömeg%-ban fémoxidot és/vagy szilikátot tartalmazó kerámiát állítunk elő. Az első esetben a gallium-oxidot, vagy a gallium más, hőre oxidot adó vegyületét, például a galliumszulfátot, gallium-nitrátot közvetlenül adagoljuk a kerámiai alapanyaghoz. A közvetlen adagolás egyszerűbb, de igen nehéz e kismennyiségű adalékot az alapanyagban tökéletesen szétoszlatni, ami pedig egyik feltétele a homogén szövetszerkezet kialakulásának. Ugyanez mondható el a vele együtt, szükség szerint bevitt más fémoxidokkal kapcsolatban is. \ gallium-oxid közvetett adagolása során a hatóanyag finom eloszlásban beépül a hordozó mikropórusaiba, s mint ilyen, hígítva pontosabban mérhető be és tökéletesebben oszlatható szét az alapanyagban. A hígítószerként alkalmazott alumínium-oxid, vagy más, hőre oxidot adó vegyület az alapanyaggal együtt részt vesz a kerámia kialakításában. Hígítószerként előnyösen legalább 2 m2/g, előnyösen 10 m2/g fajlagos felületű, célszerűen alfavagy gamma-módosulatú alumínium-oxidot alkalmazhatunk, de lehet más, hőhatásra oxidot adó alumínium-vegyület, például alumínium-hidroxid, alumínium-szulfát vagy ezek tetszőleges arányú keveréke is. A második módszer szerint úgy is eljárhatunk, hogy 700-800 °C-on való izzítással előállítjuk a CaAlOj képletű hatóanyagot, s ezt adagoljuk a kerámiai alapanyaghoz. Az eljárás során fémoxidként előnyösen magnézium-oxidot, mely a gallium-oxid reakcióját aktiválja, a kerámia kopásállóságát növelő krómoxidot, a szemcseméret növekedést gátló és a felületi simaságot fokozó neodimium-oxidot, a kerámiát anyagában színező nikkel- vagy kobalt-oxidot vagy hőre ezen oxidokat adó fémvegyületeket vagy ezek keverékét alkalmazhatjuk. Szilikátként előnyösen szteatitot vagy kordieritet használhatunk. A szilikátok az alumínium-oxid kerámia fémezését, forraszthatóságát könnyítik meg. Találmányunkat az alábbi példákkal illusztráljuk anélkül, hogy találmányunkat a példákra korlátoznánk. 1. példa Nagy tisztaságú, 99,99 tömeg% alumínium-oxid tartalmú, 1500 °C hőmérsékleten kalcinált alapanyagból bemérünk 997 g-ot. Hozzámérünk 99,9 tömeg%-os kémiai tisztaságú gallium-oxidból 3 g-ot. Célszerűen korund őrlőtesteket tartalmazó malomban száraz közegben megőröljük. Ezt követően poli-izobutilén oldattal elkeverjük, granuláljuk, majd 0,1 MPa fajlagos nyomással gyűrűkké sajtoljuk. 1550 °C hőmérsékleten levegő atmoszférán tömörre zsugorítjuk, s mint olajbányászati érátvezetőket csiszolásra adjuk át. A kapott termék névleges alumínium-oxid tartalma 99,7 tömeg%, gallium-oxid tartalma 0,3 tömeg %. Sűrűség: 3,90 g/cm3. Lineáris hőkiterjedés 20-500 °C között 7,2C'-10"‘*C. E ajlítószilárdság: 380 MPa. 2. példa Alumíniumgyártáshoz használatos ipari „TO” minőségű timföldből (alumínium-oxid tartalom min. 99,5%) 1650 °C hőmérsékletű kalcinálásnak vetünk alá 950 g-t. Kihűlés után hozzámérünk 10 g 5 10 15 20 25 30 3b 40 45 50 55 60 65 3
