Файл: Аветиков В.Г. Магнезиальная электротехническая керамика.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.06.2024
Просмотров: 108
Скачиваний: 1
в) Свойства глазурей и глазурованной стеатитовой керамики
Глазурное покрытие должно быть ровным, блестя щим и не иметь дефектов в виде вскипа, пузырей, нако лов, сборки. Наличие таких дефектов ухудшает товар ный вид изделий, способствует загрязнению поверхно сти и ухудшает качество изделий. В соответствии с требованиями ГОСТ 2634-59 суммарная площадь рас средоточенных по поверхности глазурного покрытия де фектов не должна превышать 0,5 см2.
Причиной вскипа глазури, появления пузырей и на колов является наличие в расплавленной глазури газо вой фазы, выделяющейся при обжиге глазурованной керамики. Свободному и своевременному удалению га зовой фазы может препятствовать низкая температура начала спекания и расплавления глазури. Эти дефекты появляются в результате неполного сгорания топлива и диффузии в расплавленную глазурь газов печной атмо сферы, а также в ряде других случаев.
Сборка глазури возникает, если поверхность керами ческого изделия загрязнена жировыми веществами, кра сителями, керамической пылью, выгорающими или раз лагающимися при обжиге материалами. Сборке глазури также способствует наличие на изделиях острых углов, малых радиусов перехода между его отдельными частя ми, очень гладкая поверхность керамического изделия,
малая пористость утельных изделий, снижающая |
адге |
|
зию керамики и глазури. |
в глазурном покрытии |
|
Возникновение дефектов |
||
в большой мере определяется |
такими свойствами, |
как |
интервал расплавления и вязкость глазури. Эти свойст ва глазури также влияют на разлив ее по поверхности изделий при обжиге и получение глазурного покрытия одинаковой толщины по всему изделию: Интервал рас плавления глазури равен 80—100°С, а ее расплавление начинается на 40—70°С ниже конечной температуры обжига изделий (табл. 2-26).
Расплавление глазури при более низких температу рах нежелательно, так как появление расплавленного слоя глазури препятствует достаточно полному удале нию газов из стеатита. Вязкость глазурей, которую определяют по принятой для стекол методике, не долж на превышать 2 000 пз, так как при большей вязкости в процессе обжига глазурованных керамических изделий газовая фаза задерживается в расплавленной глазури.
92
Т а б л и ц а 2- 2
Интервал расплавления глазурей для стеатитовой керамики
Индекс |
|
|
Темпера |
|
|
Технология изготов- ѵ |
Индекс гла |
тура об |
Интервал расплав |
||
стеатито |
|||||
вого мате |
ления изделия |
зури |
жига из |
ления глазури, °С |
|
риала |
|
|
делий, |
|
|
|
|
°С |
|
||
|
|
|
|
||
ТК-21 |
Пластичная |
гж |
1 280 |
1 220—1 320 |
|
СПК-2 |
Пластичная |
ГЖ-1-ІІ |
і 300 |
1 240—1340 |
|
СПК-2 |
Горячее литье под |
ГЖ-1-ІІ |
1 290 |
1 220—1 310 |
|
СПК-5 |
давлением |
ГЖ-1 |
1 280 |
1250—1 340 |
|
Пластичная |
|||||
СНЦ |
Горячее' литье под |
Г-2 |
1 200 |
1 160—1220 |
|
|
давлением |
|
|
|
Вязкость глазури определяют также косвенным путем по растеканию при нагревании глазури в ложбине сте атитовой пластины, установленной под углом в 45 °С. Нагревание производят до температуры спекания стеа титового материала, для которого предназначена гла зурь. Величина растекания глазури обратно пропорцио нальна вязкости. Растекание глазурей, предназначенных для стеатитовых изделий, составляет 8—12 мм, в отдель ных случаях — до 15—17 мм.
Т а б л и ц а 2-27
Температурные коэффициенты линейного расширения стеатитовых материалов и глазурей
|
|
ТКЛР а, |
1 о-« °с-» |
|
Индекс стеа |
Индекс |
при 20—'100 |
°с |
|
титового ма |
глазури |
Стеатитовый |
|
|
териала |
|
Глазурь |
||
|
|
материал |
||
ТК-21 |
_ _ |
8,4 |
|
4,2 |
— |
гж |
____ |
|
|
СПК-2 |
— |
7,7 |
|
— |
— |
ГЖ-І-ІІ |
— |
|
4,87 |
|
|
|
||
СПК-5 |
— |
7,6 |
|
— |
— |
ГЖ-І |
— |
|
5,18 |
СНЦ |
— |
7,3 |
|
— |
|
|
|
||
— |
Г-2 |
— |
|
6,51 |
|
|
|
||
СК-1 |
— |
10,1 |
|
— |
— |
Ф-44 |
— |
|
8,4 |
|
|
|
Большое значение в вопросе получения качественных глазурованных изделий имеет температурный коэффици ент линейного расширения глазурей. Многочисленные данные свидетельствуют о том, что предпочитают приме нять глазури, имеющие меньший температурный коэффи циент линейного расширения, чем у стеатитового мате риала (табл. 2-27), для того, чтобы глазурное покрытие после охлаждения находилось в состоянии сжатия.
Возникновение в глазури растягивающих напряжений приводит к появлению на глазури трещин, если их ве личина превышает ее предел прочности при растяжении. При очень больших сжимающих напряжениях, возникаю щих при охлаждении глазурного покрытия керамических изделий (более 1000 кгс/см2), может происходить отслаи вание глазури. Температурный коэффициент линейного расширения глазурей является аддитивным свойством, как для истинных стекол, и определяется их химическим сотавом, так как окислы, составляющие глазури, имеют различные ТКЛР. Температурный коэффициент линей ного расширения глазури (а) может быть рассчитан по формуле Аппена [Л. 68]
а ■107= 2угаі |
SSjO/o сц |
Е з,а i |
|
100 |
Sa, |
||
|
где уi — состав глазури в молярных долях; щ % — мо лярные проценты входящих окислов; а, — числа молей;
Т а б л и ц а 2-28
Свойства глазурованных и неглазурозанных |
стеатитовых |
|||||
материалов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Индекс стеатитового материала и |
глазури |
||
Показатели свойств |
ТК-21, |
СПК-2, |
СПК-5. |
снц, |
||
|
|
|
гж |
ГЖ-1-П |
ГЖ-1 |
г-2 |
Предел прочности |
образцов |
|
|
|
|
|
при статическом |
изгибе, |
|
|
|
|
|
кгс/смs: |
|
|
1 800 |
1 830 |
2 180 |
1 750 |
неглазурованных . . . . |
||||||
глазурованных . . . . |
2 100 |
2 150 |
2 700 |
2 100 |
||
Стойкость к |
термоударам |
|
|
|
|
|
образцов диаметром и вы |
|
|
|
|
||
сотой 25 мм, |
°С: |
|
95 |
95 |
95 |
|
неглазурованных . . . . |
120 |
|||||
глазурованных................ |
ПО |
ПО |
130 |
150 |
ш —парциальный температурный коэффициент линейно го расширения компонентов (окислов) глазурей.
Так как различные окислы отличаются ТКЛР, то, из меняя химический состав глазури, можно регулировать ее ТКЛР. Однако при этом следует учитывать, что изме нение химического состава глазури определяет также и все ее другие свойства. При глазуровании стеатитовой керамики глазурями с.меньшим, чем у керамики ТКЛР, повышаются механическая прочность и термическая устойчивость керамики, так как в этом случае глазурное покрытие находится в состоянии сжатия (табл. 2-28).
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ФОРСТЕРИТОВАЯ КЕРАМИКА
3-1. СОСТАВ ФОРСТЕРИТОВОЙ КЕРАМИКИ
Основу форстеритовой поликристаллической керами ки составляет минерал форстерит, содержащийся в ней как преобладающая фаза в количестве не менее
80 мае. %. Форстерит представляет собой ортосиликаг |
|
магния, имеет химическую формулу 2MgO • Si02 и струк |
|
турную формулу Mg2 (Si04]. Он состоит из 66,67 мол. % |
|
MgO и 33,33 мол. % |
Si02, что отвечает MgO 57,30 мае. % |
и Si02 42,70 мае. |
%. Ортосиликат магния существует |
только в виде одной модификации — форстерита и не подвержен полиморфным превращениям.
Кристаллическая решетка форстерита имеет остров ную структуру, состоящую из изолированных тетраэдров [Si04], связанных ионами Mg+2 и образующих октаэдри ческие группы MgOe. Лежащие рядом тетраэдры {Si04] направлены вершинами одни вверх, другие вниз. Для элементарной ячейки форстерита, состоящей из четырех
молекул 2M g0-Si02, |
характерны следующие парамет |
ры: а = 4,77 • 10-10 м, |
6=10,26-10-10 м, с= 5,99 ■10~10 м. |
Кристаллы форстерита относятся к ромбической систе ме. Показатели преломления кристаллов форстерита Ng= 1,668 и Np = 1,636.
Форстеритовые материалы изготавливают преимуще ственно из тальков и окиси магния или магнийсодержа щих минералов, таких как магнезит и кремнезем. В со ставе отечественных форстеритовых материалов в каче стве основных исходных минералов используют тальк
Отнотского и магнезит Саткинского месторождений, а также окись магния, магнезию «уста», основной угле кислый магний и другие магнийсодержащие минералы. Кроме того, в 'составе масс используют различные до бавки и плавни. Для изготовления широко применяемой в отечественной промышленности форстеритовой кера мики ЛФ-ІІ используется окись магния, получаемая из природных карбонатов методом осаждения углекислого магния из растворов азотнокислых солей с последую щим прокаливанием его при температуре не выше 700— 750°С. Величина зерен окиси магния не более 20 мкм.
Продукт, получаемый при окислении (сжигании) ме таллического магния, имеет высокое содержание MgO (до 98%), но обладает низкой реакционной способностью (значение коэффициента светопреломления ІѴ= 1,734, близко к N периклаза). Поэтому керамика ЛФ-ІІ, при готовленная из такой окиси магния, требует для спека ния более высокой температуры обжига. Примерный шихтовый состав форстеритовой массы ЛФ-ІІ, мае. %: онотский тальк —>57, окись магния — 32, углекислый ба рий — 7, бентонит — 4 І[Л. 87].
Глинистые минералы в форстеритовых материалах часто отсутствуют или содержатся в малом количестве (2—4%). Это объясняется тем, что из форстеритовых материалов вырабатывают малогабаритные вакуумно плотные изделия и радиодетали по непластичной техно логии. Поэтому введение в форстеритовые материалы не больших количеств глинистых добавок вызвано только необходимостью получения водных суспензий, не оседаю щих и не расслаивающихся в процессе их помола, и по лучения нужных технологических свойств на других пере делах производства. Плавнями для получения спекшихся форстеритовых материалов с нулевой открытой и незна чительной закрытой пористостью, что особенно важно при получении вакуумно-плотных изделий, служат угле кислый барий, ашарит (2MgO • В20 3 • Н20 ), легкоплавкие борные и свинцовые соли.
В табл. 3-1 приведен химический состав сырьевых минералов, применяемых в СССР для производства фор стеритовых материалов. Используемые в шихте форсте ритовых материалов) иные составляющие компоненты: магнезия, жженая «уста», окись магния, основной угле кислый магний, барий углекислый должны отвечать тре^ бованиям соответствующих стандартов,
то
и
к
ото
Н
В
а
а
s
а
си
ф
а
»а
о
а
о
н
а
си
о
н
о
си
о
>&
а
ч
tt
а
о
*з
а
а
си
о
н
а
а
-с
ш
ф
а
си
3
и
со
а
н
о
о
о
»а
а
а
о
ф
а
а
£
а
X
С
я
*
о ,
та
2
О
СЮ S
иота
q«
&
to
O h
о
t/S
>>
Н
н
о
о
и
рта
СП in
I
О)
1 ° . О со «со
со
ю
о1
ю
о1
1
о
1 ^
1 «
О
о
СО
1«
О05
о« СО
со
<75 со,
§>>
«
К
g
н
о
Я
о «
о
|
CQ |
|
о |
а |
о |
£ |
>» |
а |
^ |
то |
* |
Ç- |
|
1 ° .
rf о
оо
|
|
1 ° . |
|
|
|
О СО |
|
|
|
С5 |
|
|
|
05 |
|
|
|
сГ |
|
|
|
юI |
|
|
* |
о |
|
|
СО |
||
о |
1 ° . |
о* |
|
^ |
1 |
||
. in►ть |
05 |
||
ть |
О* |
||
00 |
|||
С5 |
|||
о" |
1 |
||
ть |
|||
О |
|||
о" |
О |
оh-
7 |
I |
in |
О1 |
о—
о |
|
! |
о |
- |
1 05 |
|
|||
О |
« |
О CD |
||
00 —< • |
«СО |
|||
о |
|
Th |
|
|
|
СО |
|
|
|
1 О |
|
1 ^ |
« |
|
1 t> |
1 |
|
||
© |
« |
СО 05 |
||
ш о |
«ІП |
|
||
o' |
|
05 |
|
|
|
Th |
|
|
|
ть |
|
со |
|
|
ш |
|
ю |
|
|
со |
|
со |
|
|
ть |
|
ть |
|
|
>. |
|
>> |
|
|
h-4 |
|
Н |
|
|
СС
2 |
£ |
|
^*5 |
>> |
|
f- |
н |
|
а |
СЪ |
|
§ |
CR |
|
fû |
|
|
н |
CQ |
|
то |
О |
|
о |
О |
|
н |
|
|
S |
_ |
CR |
8 « |
||
£ § |
5 |
a |
£ |
a |
|
то и |
s |
O |
t-,
O
со
I
O
m
COOI *•. o~
LO
csT
СО
со
1
GO 05
00
05
1
ю
о
05
1
1
05
1 ю« ІП 05
со
! in
1 « Th 05 « ^
LO
CD
Th
Ю
05
CO
O h-
O
O
U,
5
O
- «
«яH Sa
я о
о д
ь S
В Щ
Содержание SO£ составляет 0,3—0,6 мае.