Кварцевая керамика - Пивинский Ю.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Показатели соотношения ост и оИзг для отливок могут колебаться в широких пределах (от 5 до 35). При этом отмечается следующая закономерность — чем выше прочностные свойства отливки, тем выше и показатели асш/аИзг.
142
ДРУГИЕ МЕТОДЫ ФОРМОВАНИЯ КВАРЦЕВОЙ КЕРАМИКИ
Прессование
Формование кварцевой керамики методом прессования осуществлялось в целом ряде работ [6, 19, 37, 38, 157] и'наиболее детально освещено в работе [38]. Для прессования использовали порошки непрозрачного кварцевого стекла, полученные вибропомолом и обладавшие удельной поверхностью от 3000 до ЮООО см2/г. Прессование осуществляли при влажности 8% и добавлении 0,2% мочевино-формальдегидной смолы. Зависимость плотности и кажущейся пористости как прессовок, так и
обожженного материала от давления прессования показана на рис. 73. Оптимальным является давление 800— 1000 кгс/см2.
В работе [157] при прессовании образцов кварцевой керамики на основе зернистых масс в качестве связки применяли смолу Ф-9.
С целью получения крупногабаритных изделий изучено прессование на основе масс зернистого строения [38]. Известно [100], что такие массы отличаются хорошей прессуемостью (не чувствительны к перепрессовке), пониженной усадкой и высокой термостойкостью. При ис-
143
следовании масс зернистого строения варьировали следующие технологические факторы:
1. Отношение содержания тонкодисперсного компонента к общему содержанию крупных зернистых фракций. Общее содержание зернистых фракций изменяли в пределах 50—70%.
2. Размер зерна крупных фракций. Нижняя граница размеров зерна составляла во всех случаях 0,5 мм, верхнюю изменяли в пределах 1—3 Мм. Зернистую часть с размерами зерен 0,5—2 мм составляли из смеси фр-атс-ций 0,5—1,0 и 1,0—2,0 мм, взятых в равных соотношениях. Зернистую часть с размерами 0,5—3,0 мм составляли •из равных количеств фракций 0,5—1,0, 1,0—2,0 и 2,0— 3,0 мм.
Составы зернистых масс приведены в табл. 8.
Таблица 8. Составы зернистых масс
Номер массы
Содержание фракции, %
Тоикодиспер-сная часть, 5 = 9800 см»/г
30 30 30 40 50 50 50
зернистая часть, мм
2—3
23
17
1-2
23 35
30 17 25
0,5—1
24 35 70 30 16 25 50
Влажность, %
Керамика на основе зернистых масс в процессе спекания оказалась менее склонной к кристаллизации. Данные по свойствам прессовок и образцов, обожженных в пламенной печи при 1250°С (с выдержкой 2 ч), приведены в табл. 9.
Максимальное значение плотности прессовок достигается при наименьшем содержании тонкодисперсной части и при наибольшем размере зерен крупных фракций (масса 1). Различия в плотности прессовок для остальных масс (2—7), в которые введен тонкодисперсный порошок, незначительны, хотя и заметна тенденция к снижению плотности по мере снижения количества и размеров крупных фракций. Значения пористости и объемного веса сравниваемых масс обнаруживают закономерную
144
связь с усадкой при обжиге. Наибольшие показатели плотности (до 1,86 г/см3) имеют образцы, содержащие 50% тонкодисперсного порошка. Механическая прочность обожженных образцов закономерно увеличивается при повышении содержания тонкодисперсного порошка и уменьшении предельной величины зерна крупных фракций с 3 до 1 мм.
Таблица 9. Свойства прессовок и образцов после обжига
Номер массы Свойства прессовок Линейная усадка при 1 обжиге, % Свойства обожженных образцов
плотность, г/см3 кажущаяся пористость, % плотность, г/см3 кажущаяся пористость % а с ж кгс/см2
і 1,76 18,0 0,8 1,80 18,0 120
2 1,71 20,9 1,7 1 ,80 18,3 127
3 1,72 20,8 1,3 1,79 19,0 133
4 1,72 21,7 1,8 1,82 17,4 142
5 1,69 22,8 3,0 1,86 15,7 222
6 1,69 23,2 3,1 1,86 15,8 269
7 1,69 23,9 2,7 1 ,84 17,3 329
В работе [157] прессованием получены образцы кварцевой керамики с пористостью после обжига 20—23% и о-Сж=600ч- 800 кгс/см2.
В работе [12] при получении кварцевой керамики на основе синтетического кремнезема прессование образцов диаметром 40 мм и высотой 15 мм проводили под давлением 1000 кгс/см2. В качестве свазки применяли гель кремнекислоты. Было установлено, что количество связки необходимой для получения прессовочного -порошка существенно зависит от температуры предварительного обжига кремнезема. Наименьшее количество связки (7—10%) требуется для порошков, полученных из сырья, обожженного при 1200—|1400°С.
При получении образцов кварцевой керамики на основе кристаллического БЮг прессование осуществляли при удельном давлении 1000 кгс/см2 [19]. Исходные порошки при этом содержали до 70—'80% частиц размером до 10 мкм при оптимальной влажности 10%. Характерно, что прочность прессовок закономерно повышалась с увеличением дисперсности порошка. К примеру, при увеличении содержания частиц до 5 мкм с 50 до
145
72% прочность прессовок при изгибе повышалась с 1,5 до 4,5 кгс/см2 в свежеотформованном состоянии и с 4,2 8,0 кгс/см2 в высушенном.
С целью повышения прочности прессовок были изучены добавки к массе раствора этилсиликата следующего состава: этилсиликат — 60%, метиловый спирт 20%, 1%-ная НС1 10%, дистиллированная вода 10%. Вследствие этого прочность прессовок при изгибе была увеличена в несколько раз и составила 23—28 кгс/см2. Увеличение прочности прессовок обусловлено тем, что под действием воды этилсиликат гидролизуется с выделением геля БЮг и связывает частицы порошка " между собой. Преимуществом такого вида связки является и то, что выделяющийся при разложении аморфной БЮг не увеличивает склонности кварцевой керамики и кристаллизации.
