Ионика твердого тела. Том 1 - Иванов-Шиц А.К.
ISBN 5-288-02746-3
Скачать (прямая ссылка):
рассмотрены основные вопросы получения керамики, без детального
обсуждения технологических особенностей производства керамических
образцов сложной формы (труб, ампул и т.п.) - эти вопросы очень подробно
изложены в [11].
Общая схема технологии производства показана на рис. IV,4.1.3. Первым
этапом является синтез порошкообразного материала, приготовляемого
различными методами.
450
Твердофазный метод синтеза Р-глинозема заключается в обжиге смеси Na2C03
и ot-Al2G3 [П-13], причем основная сложность методики состоит в
необходимости тщательного однородного перемешивания малого количества Na-
содержащего реактива в большом количестве оксида алюминия. Важное
значение, как было показано Миллером с соавторами [14. 15] и Булевски с
соавторами [16], имеет выбор разных марок исходного порошка а-А12Оэ в
зависимости от количества содержащихся в нем примесей. Букун с соавторами
установили [17, 18], что твердофазная реакция между ИазСОз и различными
формами окиси алюминия (а- и у-фазы) протекает через образование
моноалюмината натрия и разложение карбоната. При дальнейшем нагреве
появляются р- и (Г-фазы полиалюминага натрия за счет диффузии натрия в
глубь зерен окиси алюминия* Реакция формирования полиалюмината легче
всего протекает при использовании в качестве исходных реагентов А1(ОН)3 и
у-А1203, но заторможена в случае <х-А1203, Кроме того, большая разница в
температурах плавления исходных компонентов приводит к тому, что выше
850°С (точки плавления Na2C03) расплавленный карбонат натрия "слипается"
с ct-AI203, выводя последний из реакционного процесса* Такой эффект
требует повторного размола прореагировавшего продукта* Поэтому было
предложено применять в качестве исходньгх реактивов оксиды NaA102>
MgAl2(X*, Li20-5Al2O3 [13, 16, 19] или Na20-Li20-А120з [14, 20^ 21]*
Процесс твердофазного синтеза заключается в перемешивании, например,
NaAl203 и а-А1203 в этаноле, сушке и подготовке суспензии из порошка,
10%-ного раствора парафина в бензине. Затем суспензию просеивали через
нейлоновое сито и прессовали образец* Синтез материала происходил при
1730*С в течение 1 ч.
Оригинальный способ был предложен Раабе с соавторами [20], основанный на
диффузии Na+; образец из а-А12Оз засыпали порошком NaAJ02 и реакционный
синтез р-А12Оэ проводили при 1730°С в течение часа* Митофф [22] предложил
использовать легкоплавкие соли или гидраты солей, например
гидратированные комплексные соли сульфатов алюминия и аммония, сульфатов
алюминия и натрия, и сульфат магния, которые плавятся вместе при
температуре около 100*С.
Хорошие результаты дает применение в качестве прекурсоров А1203Н20
(босмита) и А!203 1,3 Н20 (псевдобоемита) [23]*
Высококачественный [Г-глинозем получают [24, 25] при помощи так
называемого дзета-процесса, Название этого метода связано с
использованием ^-алюмината лития со структурой шпинели ?-LiAls08* Затем
осуществляется совместный помол LiAl508 с Na^Os и а-А1203 (в необходимых
соотношениях) с последующим обжигом. Возможен предварительный обжиг
Na2C03 и <х-А1203, а затем полученный продукт смешивается с LiA^Og для
синтеза р-глинозема нужного состава. Подробнее различные методики
обсуждались Пауэрсом и Митоффом [26]*
Методы растворной химии позволяют получить смеси исходных реагентов на
молекулярном уровне, с очень малым размером отдельных кристаллитов.
Исходные компоненты брались в виде нитратов в силу их низкой температуры
разложения*
Порошки p-AI2G3 могут быть получены выпариванием раствора нитратов с
последующим обжигом осадка; разложение начинается при 120*0 и
заканчивается при 200*0 [27, 28]* Отжиг кончается при 800°С. Р"-А1203
состава Na20iMg0-5AJ203 был синтезирован из раствора MgCl2 и А1С12 в NH3>
с pH " 9,5-10. Осадок был высушен и отожжен при 1300°С в течение
получаса* Окончательный синтез при 1300*0 осуществлялся в течение 3 ч с
добавлением в шихту Ка2С03* Избыток Na^ удалялся промывкой порошка в
соляной кислоте*
В работе [29] смешение исходных реагентов осуществлялось приготовлением
суспензии гидроокиси алюминия в водном растворе карбоната натрия* При
необходимости в раствор вводят модифицирующие добавки (соли Mg, Li и
т*д*)* После испарения влаги синтез ведут в течение 1,5-2,5 ч при 1350-
1450°С. Для синтеза Р-глинозема полученный порошок прессуют под давлением
до 6000 кг/см2 и спекают при нагревании до 1700-1900*0*
Третьяков с сотр. [30] разработали методы, основанные на использовании
твердых растворов ок-еалатов и сульфатов, соосаждения стеарата натрия н
гидроокиси алюминия* Наиболее перспективным оказался оксалатный метод* В
нем применяются комплексные соли типа А3[А1(С2С>4], где А - ион щелочного
металла или NH*+. В твердых растворах Na^fNH^jJAltCaO^] ионы натрия и
алюминия находятся в атомной степени смешения* Разложение проводили при
нагревании продукта: медленном - до 600*С и быстром - от 600 до 1000*0.
Формирование структуры р-глинозема начинается при 1000*С и полностью
завершается при 1400*0 в течение 1 ч*
