192712. lajstromszámú szabadalom • Eljárás polikristályos, főleg kőolaj-bányászati rendeltetésű szinterkorund kerámiák előállítására
5 192712 6 keveréket száraz vagy nedves közegű őrléssel finomcsézettségűvé alakítjuk. Az őrléssel előnyösen olyan porkeveréket állítunk elő, amelyben a szemcsék 90-95 tömeg %-a 4-6.um alatti méretű, s ezen belül a szemcsék 50 %-a l-3jum alatti, előnyösen 1 jum alatti méretű. Az így kapott porkeveréket önmagában ismert módon formázzuk, például fröccsöntéssel, sajtolással, öntéssel, extrudálással stb., majd tömörre zsugorítjuk 1460-1700 °C közötti hőmérsékleten, előnyösen 1550 °C-on, 2-10 óra alatt, általában 4 óra alatt. Ehhez rendszerint 100-300 °C/óra sebességű felfűtést alkalmazunk . A szinterelésnél alkalmazott paramétereket a porkeverék kémiai összetételétől, a kiindulási nyerssűrűségtől, az idomtestek méretétől és falvastagságától függően választjuk meg, s célszerűen oxidáló atmoszférát alkalmazzuk, azaz a zsugorítást levegő jelenlétében végezzük. E második, tömörítő hőkezelés (szinterelés) során lejátszódó szilárdfázisú reakciók sebességét végsősoron — az alkalmazott hőmérséklet, idő stb. mellett — a különböző olvadáspontú és affinitású fémoxidok és az ezekből a kalcinálás során kialakított, alacsonyabb olvadáspontú vegyületeik egymás közötti, bonyolult mechanizmus szerint lejátszódó reakcióik sebessége határozza meg. Eközben az alacsonyabb olvadáspontú vegyületek a nagy fölöslegben lévő aluminium-oxiddal fokozatosan „feldúsulva stabilan beépülnek annak kristályrácsába, miközben az idomtest térfogata csökken. Mivel ebben a rendszerben a reakciók az emelkedő hőmérséklet függvényében, időben elnyújtva mennek végbe, az idomtest mintegy 15-17 %-os lineáris zsugorodása is fokozatosan történik, ami a kerámia elrepedezését gátolja, s ez igen előnyös. Ezt segíti még elő az adalékok nyújtotta alacsonyabb zsugorítási hőmérséklettel összefüggő kisebb hőkiterjedés is. Mindemellett az egyszerű vagy bonyolult alakzatú idomtestek az ismert kerámiagyártó berendezésekkel gazdaságosan előállíthatok. Általában a különböző minőségű aluminium-vegyületek és adalékanyagok használatával előállított kerámiák fokozottabban felelnek meg egy adott területű felhasználásra. így az A + B típusú keverékekből készült termékek nagy megbízhatóságú elektronikai, elektrotechnikai, az A + C típusú keverékekből nyert termékek elsősorban mechanikailag kopásálló, hosszú élettartamú, míg a B + C típusú keverékekből készült termékek kiemelkedően jó hőtechnikai és kémiailag ellenálló tulajdonságaikkal tűnnek ki. Az A + B + C típusú keverékek esetén kapjuk a legalacsonyabb hőmérsékletű zsugorítást, ami főleg nagyméretű, bonyolult alakzatú. mélyen tagolt vagy menettel ellátott, sima felületű idomtestek előállításánál előnyös. A találmány szerinti eljárás kivitelezésénél jól használható a 179 981 lsz. magyar szabadalmi leírásban ismertetett kezelés, amely szerint kevés vizes aluminium-szulfát-oldat jelenlétében végzett kalcinálás után az aluminium-oxid por laza szerkezetű marad és igen könnyen finomszemcsézettségűre őrölhető. Ugyancsak hasznos a 165 357 lsz. magyar szabadalmi leírás szerinti, poliizobutilén sajtolási segédanyagra vonatkozó eljárás is, mely már kis fajlagos nyomásoknál 2,4 g|cm3 körüli nyerssűrűség kialakítását teszi lehetővé. A találmány szerinti eljáráshoz további, ismert adalékanyagokat is felhasználhatunk különleges tulajdonságé kerámiai termékek előállításához. így az aluminium-oxid kerámia fémezését és egyben forraszthatóságát elősegítő szilikátot [177 450 lsz. magyar szabadalmi leírás], a hőlökésállóságát fokozó cirkónium-oxidot, krómoxidot vihetünk be, vagy az ütés-állóságát és a nagy hőmérséklet-változásokkal szembeni ellenállását növelő fém króm, kobalt stb. adagolásával az ún. cermetek készítésére is mód nyílik. A találmányt az alábbi példákkal részletesen ismertetjük: 7. példa (A + B típusú keverék) Korundgolyós malomba bemérünk 998 g aluminium-oxiddal egyenértékű, 1557 g, súly állandóságig szántott, technikai minőségű aluminium-hidroxidot [Al/OH/^]. Külön bemérünk 2 g ittrium-oxiddal egyenértékű 4,2 g technikai minőségű ittrium-szulfátot [Y2/SO4/3], amelyből szobahőmérsékleten telített vizes oldatot készítünk, majd az aluminium-hidroxidhoz öntve együttes, 2 órás homogenizáló keverést alkalmazunk. Ezt követően a „félszáraz port izzítótokba téve 1500 °C-on 3 órás hőkezeléssel kalcináljuk. Az így aktivált (A-típusú) aluminium-oxidot a későbbiek szerint finom-őrlésnek vetjük alá. Ugyancsak korund-golyókkal őrlő malomba bemérünk 997 g aluminium-oxiddal egyenértékű, fenti minőségű aluminium-hidroxidot. Hozzámérünk 3 g, 95 %-ban 1 jrm alatti átlagos szemcsefinomságú, technikai minőségű lantán-oxidot (La2C>3), majd célszerűen száraz közegben, 2 órás homogenizálással egybekötött őrlés után 1500 °C-on 4 órán át kalcináljuk. \z így kapott, aktivált (B-típusú) aluminium-oxidból 500 g-ot a fenti A-típusú aluminium-oxid 500 g-jával, célszerűen korundgolyós malomban, száraz-közegben összeőrlünk, úgy, hogy a szemcseméret 95 %-a átlagosan 5 ,nm alatti, s ezen belül 50 %-a 2^im alaíti legyen. Az őrleményt szitálás után ismert módon paraffinos fröccsöntéssel formázzuk, majd az idomtesteket paiaffinmentesítés után levegő (oxidáló) atmoszférájú kemencében 1550 °C-on 8-10 órás hőkezeléssel tömörre zsugorítjuk. Az így készített, névlegesen 99,5 tömeg % AI2°3’ 0,2 tömeg % Y2O3 és 0,3 tömeg % La2C>3 tartalmú kerámiák sűrűsége 3,92 g/cnr3, vízfelvétel 0 %- (a fukszin-próba negatív). Hajlítószilárdság 400 MPa. Dielektromos veszteségi tényező 10 MHz-nél 20 °C- on mérve 2-4x10^, míg a dielektromos állandó értéke 9,2. Villamos szigetelési ellenállás: 20 kV/mm. A kerámia átlagos szemcsemérete (mikroszkópos felvételek alapján mérve):4,6vnm;felületi érdesség(talysufr mérések alapján) Ra = 3/jm. Rockwell keménység:82. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
