RU2488567C1 - Crude mixture for ceramic articles - Google Patents

Crude mixture for ceramic articles Download PDF

Info

Publication number
RU2488567C1
RU2488567C1 RU2012101541/03A RU2012101541A RU2488567C1 RU 2488567 C1 RU2488567 C1 RU 2488567C1 RU 2012101541/03 A RU2012101541/03 A RU 2012101541/03A RU 2012101541 A RU2012101541 A RU 2012101541A RU 2488567 C1 RU2488567 C1 RU 2488567C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnesium
alloy
aluminum
powder
crude mixture
Prior art date
Application number
RU2012101541/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Александрович Терешин
Александр Михайлович Коробков
Евгений Георгиевич Белов
Станислав Викторович Михайлов
Рафаэль Анварович Крыев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"
Priority to RU2012101541/03A priority Critical patent/RU2488567C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2488567C1 publication Critical patent/RU2488567C1/en

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a crude mixture for ceramic articles which can be used in mechanical engineering, chemical industry, power engineering, aerospace and automobile industry. The crude mixture for ceramic articles contains a clay component, quartz sand and powdered magnesium-aluminium alloy with specific surface area of 1250-1350 cm3/g with ratio of magnesium to aluminium in the alloy of (54-57):(43-46) wt %, with the following ratio of components, wt %: clay component - 85-87; quartz sand - 8-10; powdered magnesium-aluminium alloy - 3-7.
EFFECT: improved technical characteristics of the mixture.
3 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к сырьевой смеси для керамических изделий, которые могут быть используемы в машиностроении, химической промышленности, энергетике, аэрокосмической и автомобильной промышленности, для изготовления изделий, испытывающих ударные, динамические, сжимающие нагрузки с одновременным воздействием агрессивных сред и температуры.The invention relates to a raw material mixture for ceramic products that can be used in mechanical engineering, chemical industry, energy, aerospace and automotive industries, for the manufacture of products experiencing shock, dynamic, compressive loads with simultaneous exposure to aggressive environments and temperatures.

В большинстве случаев в качестве металлокомпозиционных материалов широкого применения используются керметы, содержащие корунд, карбиды, нитриды, карбонитриды, их смеси в качестве матрицы и хром или сплав хрома с молибденом, кобальт, никель, железо или их сплавы в качестве металлического наполнителя, см. Химическая технология керамики и огнеупоров. / Под ред. П.П.Будникова. - М.: "Издательство литературы по строительству", - 1972, с.552.In most cases, cermets containing corundum, carbides, nitrides, carbonitrides, mixtures thereof as a matrix and chromium or an alloy of chromium with molybdenum, cobalt, nickel, iron or their alloys as a metal filler are used as metal composite materials of wide application, see Chemical ceramics and refractory technology. / Ed. P.P. Budnikova. - M .: "Publishing house of literature on construction", - 1972, p. 522.

Недостатками известных металлокерамических материалов (керметов различного состава) являются высокая объемная масса, температура спекания, стоимость металлического наполнителя и керамической составляющей.The disadvantages of the known cermet materials (cermets of various compositions) are the high bulk density, sintering temperature, the cost of the metal filler and the ceramic component.

Наиболее близкой по технической сущности является сырьевая смесь для керамических изделий, содержащая глинистую составляющую и добавку, которая в качестве добавки содержит порошок алюминия, хлорид алюмия и поверхностно-активное вещество, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The closest in technical essence is a raw material mixture for ceramic products containing a clay component and an additive that contains aluminum powder, aluminum chloride and a surfactant as an additive, in the following ratio, wt.%:

глинистая составляющаяclay component 69,5-94,569.5-94.5 порошок алюминияaluminum powder 5,0-30,05.0-30.0 хлорид алюмияaluminum chloride 0,3-0,40.3-0.4 поверхностно-активное веществоsurface-active substance 0,1-0,2,0.1-0.2

см. Патент RU №2298045, МПК С04В 33/00 (2006/01), С22С 1/05 (2006/01), С04В 35/117 (2006/01), 2007.see Patent RU No. 2298045, IPC С04В 33/00 (2006/01), С22С 1/05 (2006/01), С04В 35/117 (2006/01), 2007.

Недостатками данной сырьевой смеси являются высокая объемная масса, большая усадка при обжиге, повышенное водопоглощение, повышенная температура обжига, а также большое количество порошка алюминия (до 30 мас.%), что приводит к значительному удорожанию керамических изделий.The disadvantages of this raw material mixture are its high bulk density, high shrinkage during firing, increased water absorption, increased firing temperature, as well as a large amount of aluminum powder (up to 30 wt.%), Which leads to a significant increase in the cost of ceramic products.

Задачей изобретения является снижение объемной массы, усадки при обжиге, снижение водопоглощения керамических изделий, а также удешевление сырьевой смеси.The objective of the invention is to reduce bulk density, shrinkage during firing, reducing water absorption of ceramic products, as well as cheaper raw materials.

Техническая задача решается тем, что сырьевая смесь для керамических изделий, содержащая глинистую составляющую и добавку, дополнительно содержит кварцевый песок, а в качестве добавки содержит порошок магниево-алюминиевого сплава с удельной поверхностью 1250-1350 см3/г при соотношении магния и алюминия в сплаве (54-57):(43-46) мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:The technical problem is solved in that the raw material mixture for ceramic products, containing a clay component and an additive, additionally contains quartz sand, and as an additive contains a powder of magnesium-aluminum alloy with a specific surface area of 1250-1350 cm 3 / g with a ratio of magnesium and aluminum in the alloy (54-57) :( 43-46) wt.%, In the following ratio of components, wt.%:

глинистая составляющаяclay component 85-8785-87 кварцевый песокquartz sand 8-108-10 порошок магниево-алюминиевого сплаваmagnesium aluminum alloy powder   при массовом соотношении магния иin the mass ratio of magnesium and   алюминия в сплаве (54-57):(43-46) мас.%aluminum in the alloy (54-57) :( 43-46) wt.% 3-73-7

Решение технической задачи позволяет снизить объемную массу керамических изделий на 10%, усадку при обжиге в 5 раз, водопоглощение в 4 раза, а также значительно удешевить керамические изделия за счет снижения температуры обжига, использования в сырьевой смеси кварцевого песка и сравнительно небольшого количества порошка магниево-алюминиевого сплава.The solution to the technical problem allows to reduce the bulk density of ceramic products by 10%, shrinkage during firing by 5 times, water absorption by 4 times, and also significantly reduce the cost of ceramic products by lowering the firing temperature, using quartz sand in the raw mix and a relatively small amount of magnesium powder aluminum alloy.

В качестве глинистой составляющей могут использоваться каолинитовые, монтмориллонитовые, гидрослюдистые глины и другие глинистые компоненты, имеющие следующий химический состав, см. табл.1As the clay component can be used kaolinite, montmorillonite, hydromica clay and other clay components having the following chemical composition, see table 1

В качестве металлической добавки используют порошок сплава магния с алюминием с удельной поверхностью 1250-1350 см2/г при соотношении магния и алюминия в сплаве, равном (54-57):(43-46) мас.%, соответственно. Сплав в указанных пределах соотношения магния и алюминия имеет температуру плавления 463°С.As a metal additive, a powder of magnesium alloy with aluminum with a specific surface area of 1250-1350 cm 2 / g is used with a ratio of magnesium and aluminum in the alloy equal to (54-57) :( 43-46) wt.%, Respectively. The alloy within the specified ratio of magnesium to aluminum has a melting point of 463 ° C.

Таблица 1Table 1 Химический состав глинистой составляющей по заявляемому объектуThe chemical composition of the clay component of the claimed object ПоказательIndicator SiO2 SiO 2 TiO2 TiO 2 Al2O3 Al 2 O 3 Fe2O3 Fe 2 O 3 CaO+MgOCaO + MgO K2OK 2 O Na2ONa 2 O П.п.пP.p. Значение, %Value% 25-7525-75 0,5-1,70.5-1.7 5-655-65 0,5-80.5-8 0,5-100.5-10 1-31-3 0,5-20.5-2 2-15,42-15,4

Количественное содержание компонентов сырьевой смеси приведено в табл.2.The quantitative content of the components of the raw mix is given in table.2.

Пример 1.Example 1

Химический состав глины Калининского месторождения Республики Татарстан Российской Федерации, используемой для приготовления сырьевой смеси по примерам конкретного выполнения, имеет следующий состав, мас.% SiO2 - 67,26-72,14; СаО - 1,4-2,34; MgO - 1,34-2,35; Fe2O3 - 4,67-7,51. По содержанию Al2O3 совместно с TiO2 в прокаленном состоянии часть проб относится к группе кислого (15,08-15,71%), а часть - к группе полукислого (12,65-14,98%) глинистого сырья.The chemical composition of the clay of the Kalinin deposit of the Republic of Tatarstan of the Russian Federation, used to prepare the raw mix according to examples of specific performance, has the following composition, wt.% SiO 2 - 67,26-72,14; CaO - 1.4-2.34; MgO - 1.34-2.35; Fe 2 O 3 - 4.67-7.51. According to the Al 2 O 3 content, together with TiO 2 in the calcined state, some of the samples belong to the acid group (15.08-15.71%), and part to the semi-acid group (12.65-14.98%) of clay raw materials.

Керамические свойства сырья в естественном виде имеют чувствительность к сушке 77-105 сек, воздушная усадка 8,6-9,6%; при обжиге при температуре 950°С общая усадка 9,4-10,7%, водопоглощение 8,2-11,5%, предел прочности при сжатии 26,2-37,3 МПа.Ceramic properties of raw materials in their natural form have a sensitivity to drying of 77-105 seconds, air shrinkage of 8.6-9.6%; when firing at a temperature of 950 ° C, the total shrinkage is 9.4-10.7%, water absorption is 8.2-11.5%, and the compressive strength is 26.2-37.3 MPa.

Изделия из заявляемой сырьевой смеси изготавливают по технологии производства керамических изделий способом полусухого прессования.Products from the inventive raw mix are made according to the technology for the production of ceramic products by semi-dry pressing.

Подготовка глинистой составляющей включает прессование на шнековом смесителе из увлажненной массы гранул диаметром 10 мм, сушку гранул при 100-110°С до влажности 9-11%, измельчение гранул в шаровой мельнице и получение порошка, состоящего из двух примерно одинаковых в количественном отношении фракций с размером частиц от 1,25 мм до 0,5 мм и менее 0,5 мм.The preparation of the clay component includes pressing on a screw mixer from a moistened mass of granules with a diameter of 10 mm, drying the granules at 100-110 ° C to a moisture content of 9-11%, grinding the granules in a ball mill and obtaining a powder consisting of two fractions of approximately equal quantitative fractions with particle sizes from 1.25 mm to 0.5 mm and less than 0.5 mm.

Сырьевую смесь для керамических изделий готовят путем перемешивания в шаровой мельнице 86 мас.% глины, 9 мас.% кварцевого песка месторождения «Золотой остров» РТ и 5 мас.% порошка магниево-алюминиевого сплава с удельной поверхностью 1300 см2/г при соотношении магния и алюминия в сплаве, равном 54:46 мас.%, в течение 10 минут.The raw material mixture for ceramic products is prepared by mixing in a ball mill 86 wt.% Clay, 9 wt.% Quartz sand of the Zolotoy Ostrov deposit RT and 5 wt.% Powder of magnesium-aluminum alloy with a specific surface area of 1300 cm 2 / g at a magnesium ratio and aluminum in the alloy, equal to 54:46 wt.%, for 10 minutes.

После чего сырьевую смесь закладывают в пресс-форму высотой 12 см диаметром 3 см и формуют на гидравлическом прессе под удельным давлением 10-12 МПа, затем образцы сушат в сушильной камере при 40-80°С до постоянной массы. Обжиг образцов ведут в муфельной печи с подъемом температуры 10°С/мин до температуры 1100°С, с выдержкой в течение 1 часа при максимальной температуре и 30-40 минут при температурах 200 и 580°С, а затем плавно охлаждают вместе с печью до полного остывания. Полученный образец обладает объемной массой 2,25 г/см3, усадкой при обжиге 1,45%, водопоглощением 1,34%, имеет предел прочности при сжатии 197 МПа.After that, the raw material mixture is placed in a mold 12 cm high with a diameter of 3 cm and formed on a hydraulic press under a specific pressure of 10-12 MPa, then the samples are dried in a drying chamber at 40-80 ° C to constant weight. Samples are fired in a muffle furnace with a temperature increase of 10 ° C / min to a temperature of 1100 ° C, with exposure for 1 hour at maximum temperature and 30-40 minutes at temperatures of 200 and 580 ° C, and then gradually cool together with the furnace to complete cooling. The obtained sample has a bulk density of 2.25 g / cm 3 , shrinkage during firing of 1.45%, water absorption of 1.34%, and has a compressive strength of 197 MPa.

Содержание в сырьевой смеси порошка магниево-алюминиевого сплава определяется следующим: содержание металлического порошка менее 3 мас.% не позволяет получить образцы с высокими физико-механическими характеристиками, а при содержании металла более 7 мас.% происходит образование микродефектов.The content of magnesium-aluminum alloy powder in the raw mix is determined by the following: the content of the metal powder of less than 3 wt.% Does not allow to obtain samples with high physical and mechanical characteristics, and when the metal content is more than 7 wt.%, Microdefects are formed.

Примеры 2, 3, 4, 5 и 6 с разной глинистой составляющей осуществляют аналогично примеру 1, при этом в примерах 2, 5 сырьевая смесь содержит порошок магниево-алюминиевого сплава с удельной поверхностью 1250 см2/г при соотношении магния и алюминия в сплаве, равном 57:43 мас.%, а в примерах 3, 6 сырьевая смесь содержит порошок магниево-алюминиевого сплава с удельной поверхностью 1350 см2/г при массовом соотношении магния и алюминия в сплаве, равном 56:44 мас.%.Examples 2, 3, 4, 5 and 6 with a different clay component are carried out analogously to example 1, while in examples 2, 5, the raw material mixture contains a powder of magnesium-aluminum alloy with a specific surface area of 1250 cm 2 / g with a ratio of magnesium and aluminum in the alloy, equal to 57:43 wt.%, and in examples 3, 6, the raw mixture contains a powder of magnesium-aluminum alloy with a specific surface area of 1350 cm 2 / g with a mass ratio of magnesium and aluminum in the alloy equal to 56:44 wt.%.

Количественное содержание компонентов сырьевой смеси по примерам 1-6 приведено в таблице 2.The quantitative content of the components of the raw mix in examples 1-6 are shown in table 2.

Таблица 2table 2       По заявляемому объектуAccording to the claimed object ПрототипPrototype     Компоненты смесиMixture components ПримерыExamples   1one 22 33 4four 55 66 Монтмориллонитовая глинаMontmorillonite Clay                 8686 8787 8585 -- -- -- 94,594.5 --                                   Кварцевый песокQuartz sand 99 1010 88 99 1010 88 -- --                   Порошок магниево-алюминиевого сплаваMagnesium Aluminum Alloy Powder                 55 33 77 55 33 77 -- --                                   Каолиновая глинаKaolin clay 8686 8787 8585 -- 94,594.5             Алюминиевый наполнительAluminum filler                 -- -- -- -- -- -- 55 55                                   Хлорид алюминияAluminum chloride -- -- -- -- -- -- 0,40.4 0,40.4                   Поверхностно-активное вещество - триполифосфат натрияSurfactant - Sodium Tripolyphosphate                 -- -- -- -- -- -- 0,10.1 0,10.1                

В таблице 3 приведены физико-механические показатели керамических изделий.Table 3 shows the physical and mechanical properties of ceramic products.

Таблица 3Table 3 ПоказателиIndicators По заявляемому объектуAccording to the claimed object По прототипуAccording to the prototype 1one 22 33 4four 55 66                   Объемная масса, г/см3 Bulk weight, g / cm 3 2,252.25 2,232.23 2,262.26 2,312,31 2,292.29 2,332,33 2,522,52 2,512,51                                     Усадка при обжиге, %Shrinkage during firing,% 1,451.45 1,311.31 2,292.29 3,143.14 4,914.91 2,782.78 6,96.9 9,59.5                                     Водопоглощение, %Water absorption,% 1,341.34 1,41.4 1,11,1 0,50.5 1,31.3 0,70.7 6,06.0 0,70.7                   Предел прочности при сжатии, МПаThe limit of compressive strength, MPa                 197197 193193 195195 259259 226226 231231 192192 225225                 Термостойкость циклов при 20-1350°СHeat resistance cycles at 20-1350 ° C                 18eighteen 18eighteen 20twenty 20twenty 18eighteen 2222 18eighteen 1717                

Таким образом, керамические изделия из заявляемой сырьевой смеси по сравнению с прототипом обладают пониженными объемной массой на 10%, усадкой при обжиге в 5 раз, водопоглощением в 4 раза. При этом за счет снижения температуры обжига, использования в сырьевой смеси кварцевого песка и сравнительно небольшого количества порошка магниево-алюминиевого сплава позволяет значительно удешевить керамические изделия и расширить область их использования.Thus, ceramic products from the inventive raw material mixture in comparison with the prototype have a reduced bulk density of 10%, shrinkage during firing 5 times, water absorption 4 times. At the same time, by reducing the firing temperature, using quartz sand in the raw mix and a relatively small amount of magnesium-aluminum alloy powder, it is possible to significantly reduce the cost of ceramic products and expand their field of use.

Claims (1)

Сырьевая смесь для керамических изделий, содержащая глинистую составляющую и добавку, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит кварцевый песок, а в качестве добавки содержит порошок магниево-алюминиевого сплава с удельной поверхностью 1250-1350 см3/г при соотношении магния и алюминия в сплаве (54-57):(43-46) мас.%, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
глинистая составляющая 85-87 кварцевый песок 8-10 порошок магниево-алюминиевого сплава 3-7
A raw material mixture for ceramic products containing a clay component and an additive, characterized in that it additionally contains silica sand, and as an additive contains a powder of magnesium-aluminum alloy with a specific surface area of 1250-1350 cm 3 / g at a ratio of magnesium and aluminum in the alloy ( 54-57) :( 43-46) wt.%, In the following ratio of components, wt.%:
clay component 85-87 quartz sand 8-10 magnesium aluminum alloy powder 3-7
RU2012101541/03A 2012-01-17 2012-01-17 Crude mixture for ceramic articles RU2488567C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012101541/03A RU2488567C1 (en) 2012-01-17 2012-01-17 Crude mixture for ceramic articles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012101541/03A RU2488567C1 (en) 2012-01-17 2012-01-17 Crude mixture for ceramic articles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2488567C1 true RU2488567C1 (en) 2013-07-27

Family

ID=49155632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012101541/03A RU2488567C1 (en) 2012-01-17 2012-01-17 Crude mixture for ceramic articles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2488567C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2053974C1 (en) * 1992-09-29 1996-02-10 Олег Леонидович Куликов Ceramic pieces production method
GB2416767A (en) * 2004-08-03 2006-02-08 Imfc Licensing B V Process and system for the manufacture of ceramic products
RU2272798C2 (en) * 2004-06-07 2006-03-27 Тульский государственный университет (ТулГУ) Ceramic mass
RU2298045C1 (en) * 2005-10-14 2007-04-27 Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова) Composite material based on clayey masses and metallic filler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2053974C1 (en) * 1992-09-29 1996-02-10 Олег Леонидович Куликов Ceramic pieces production method
RU2272798C2 (en) * 2004-06-07 2006-03-27 Тульский государственный университет (ТулГУ) Ceramic mass
GB2416767A (en) * 2004-08-03 2006-02-08 Imfc Licensing B V Process and system for the manufacture of ceramic products
RU2298045C1 (en) * 2005-10-14 2007-04-27 Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (БГТУ им. В.Г. Шухова) Composite material based on clayey masses and metallic filler

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Thokchom et al. Effect of Si/Al ratio on performance of fly ash geopolymers at elevated temperature
JP6818022B2 (en) Sintered zirconia mullite refractory composite, its production method, and its use
EP2088134B1 (en) Lightweight ceramic material
KR100967408B1 (en) Carbon containing eco-friendly refractory material composition
Durowaye et al. Development and characterisation of iron millscale particle reinforced ceramic matrix composite
Omotoyinbo et al. Working properties of some selected refractory clay deposits in South Western Nigeria
JP5943032B2 (en) Manufacturing method of lightweight heat-insulating alumina / magnesia refractory
Sacli et al. Microstructural characterization and thermal properties of aluminium titanate/porcelain ceramic matrix composites
Iyasara et al. Influence of grog size on the performance of NSU clay-based dense refractory bricks
RU2488567C1 (en) Crude mixture for ceramic articles
Ajala et al. Performance Assessment of Physico-Mechanical Properties of Aloji Fireclay Brick
Mark Characterization of Ibere and Oboro clay deposits in Abia state, Nigeria for refractory applications
Mgbemere et al. The Effects of Sintering Temperature and Agro Wastes on the Properties of Insulation Bricks
Chukwudi et al. Characterization and evaluation of the refractory properties of Nsu clay deposit in Imo State Nigeria
Amkpa et al. Mechanical and Physicochemical Evaluation of Alkaleri Fireclay for Refractory Application
CN104844150A (en) Making method of high strength ceramic plate
RU2298045C1 (en) Composite material based on clayey masses and metallic filler
Lawanwadeekul et al. Production and characterization of porous insulating fired clay bricks with corn cobs admixture
Imad et al. Improving the physical and mechanical properties of fireclay refractory bricks by added bauxite
Ozsoy et al. Microstructural characterization and thermal properties of aluminium titanate/talc ceramic matrix composites
Yoleva et al. ADDITION ON THERMAL HYSTERESIS OF ALUMINUM TITANATE
Falodun et al. Investigating the Effects of High Alumina Cement and Silica Sand on the Suitability of Ikere Ekiti Clay for Refractory Applications
Al-Taie et al. Study the physical properties and thermal conductivity of light weight refractories bricks produced by adding porcelanite to kaolinite
Malaiškienė et al. Influence of assorted waste on building ceramic properties
Li et al. Preparation of porous spodumene/zircon composite ceramics and its thermal and mechanical properties

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180118