Способ получения пустотелых керамических микросфер
Использование: металлургия, ferrnortso- ляция и огнезащита конструкций, изготовление компонентов легковесных огнеупорных материалов, изготовление порошковых материалов для образования жаростойких покрытий, включая газотермическое нанесение покрытий. Сущность изобретения: порошки электроплавленых молотых оксида алюминия или стабилизированного оксидом иттрия (кальция ) оксида циркония с предельными размерами частиц 32-100 мкм вводят в низкотемпературную плазму (Т 6000- 40000 К) с одновременным облучением плазмы ультразвуком в диапазоне частот 17-19 кГц и мощностью излучения 2-2,5 кВт с последующим разогревом частиц в плазмеГвыносом из нее и кристаллизацией. Выход годных микросфер составил 90%. 1 табл. Ј
СОЮЗ COBETC КИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (! 1) (sl)s С 04 В 35/48, 35/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813474/33 (22) 10.04.90 (46) 23.09.92. Бюл, № 35 (71) Совместное предприятие "ИНЭКС" (72) В.Г,Шаповал, В.М.Якимяк и И.Б.Теличко (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 789456, кл. С 04 В 31/02, 1979.
Авторское свидетельство СССР
¹ 1047870, кл. С 04 В 35/10, 1982.
Пористая конструкционная керамика.
Под ред. Ю,Л. Красулина.— М.: Металлургия, 1980, с.22 — 24, 30-32. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПУСТОТЕЛЫХ
КЕРАМИЧЕСКИХ МИКРОСФЕР (57) Использование; металлургия, tå òëîéçoляция и огнезащита конструкций, изготовление компонентов легковесных
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам теплоизоляции и огнезащиты конструкций, и может быть использовано при изготовлении компонент легковесных огнеупорных материалов, при изготовлении порошковых материалов для образования жаростойких покрытий, включая и газотермическое нанесение покрытий.
Уже известен способ изготовления пустотелых гранул (макросфер), включающих формование гранул путем последовательного нанесения на ядро из оплавляющегося или выгорающего материала жидкой и порошкообразной композиции и последующую термообработку. П ри этом ядро предварительно для облегчения трещинообразования покрывают 5 — 10% раствором едкой щелочи, а термообработку осуществляют путем загрузки гранул в печь при темогнеупорных материалов, изготовление порошковых материалов для образования жаростойких покрытий, включая газотермическое нанесение покрытий. Сущность изобретения: порошки электроплавленых молотых оксида алюминия или стабилизированного оксидом иттрия (кальция) оксида циркония с предельными размерами частиц 32 — 100 мкм вводят в низкотемпературную" плазму (Т = 6000—
40000 К) с одновременным облучением плазмы ультразвуком в диапазоне частот
17 — 19 кГц и мощностью излучения 2 — 2,5 кВт с последующим разогревом частиц в плазме выносом из-нее и кристаллизацией. Выход годных микросфер составил 90%. 1 табл. пературе 400 — 500 С с последующим подьемом температуры до 800-900 С (1). К недостаткам этого способа следует отнести сравнительно большой размер получаемых гранул (не менее 0,5 мм), относительно большая толщина стенки пустотелых гранул (от
1/4 до 1/8диаметра гранулы); сравнительно высокая пористость и трещиноватость стенок пустотелых гранул, что обуславливает их относительно низкую механическую прочность (5-11 кгс/см ) и затрудняет их использование при создании легковесных огнеупорных конструкционных материалов, Еще известен способ получения пустотелых керамических гранул, включающий плавление шихты, состоящей из оксидов алюминия. циркония или их смеси, выпуск расплава и распыление его сжатым воздухом (2). Недостатки этого способа — сравни1763422 тельно большая толщина стенки пустотелых гранул (не менее 1/10 диаметра гранулы), относительно высокая трещиноватость (не менее 15% сквозных трещин от полной площади поверхности гранул). 5
В качестве прототипа выбран способ получения пустотелых керамических микросфер, включающий введение порошков электроплавленых молотых оксидов алюминия или стабилизированного окисью иттрия 10 (кальция) оксида циркония с предельными размерами частиц 32 — 100 мкм в область низкотемпературной плазмы (Т = 600040000 К)„их разогрев и плавление в ней, вынос частиц из указанной области и кри- 15 сталлизацию (3). Недостатком этого способа является сравнительно невысокий выход годных пустотелых микросфер(не более 60?0%).
Целью настоящего изобретения являет- 20 ся повышение производительности проц есса.
Поставленная цель достигается благодаря тому, что в способе получения пустотелых керамических микросфер, включающем 25 введение порошков электроплавленых молотых оксида алюминия или стабилизированного окисью иттрия (кальция) оксида циркония с предельными размерами частиц
332 — 100 мкм в низкотемпературную плаз- 30 му, их разогрев и плавление в ней, вынос частиц из указанной зоны и кристаллизацию, предусмотрено облучение низкотемпературной плазмы ультразвуком в диапазоне частот 17...19 кГц и мощностью 35 излучения 2;,.2,5 кВт.
О соответствии предложенного технического решения критерию "существенные отличия" свидетельствуют сведения, приведенные в таблице 1, 40
Предложенное техническое решение аоответствует критерию "существенные отличия", так как свойства и функции, обусловленные одним из признаков, не совпадают.
Сущность предложенного способа заключается в следующем. Порошок из питателя в количестве 1,5„.2 кг/час под действием транспортирующего газа (азот), 50 поступающего из баллона, вводят в канал электродугового плазмотрона, с диаметром канала 5...7 мм до анодного пятна, Источник питания плазмотрона работает в режиме; ток дуги — 450...500 А; напряжение дуги — 65 — 70 В. Состав плазмообразующей среды, поступающей в канал плазмотрона из баллонов 3,%: азот — 70..75 аргон — 30...25; при расходе азота 1,8...2,4 м /час. В результате взаимодействия с плазменной струей порошок приобретает свойства готового продукта и под действием силы тяжести оседает на приемной поверхности, В соответствии со сказанным выше, на низкотемпературную плазму воздействуют ультразвуковыми колебаниями, генерируемыми источником ультразвука, питающегося от источника тока в диапазоне частот
17...19 кГц и мощностью излучения 2...2,5 кВт.
Предложенный способ иллюстрируется следующими примерами его осуществления, представленными в таблице 2.
Процесс прекращался при достижении диаметра канала плазмотрона, вследствие эрозии, 7 мм. В качестве источников ультразвука использовались излучатели магнитострикцион н ые ЦМ С вЂ” 17 — 19.
Предложенный способ получения пустотелых керамических микросфер обладает техническими преимуществами перед прототипом, так как расход электроэнергии на
1 кг годной продукции для прототипа составляет 25 кВт-ч, для предложенного способа 17,8 кВт-ч, Кроме того, выход готовой продукции, по сравнению с прототипом, увеличен на 30%.
Формула изобретения
Способ получения пустотелых керамических микросфер, включающий введение электроплавленых порошков с размерами частиц 32 — 100 мкм оксида алюминия или оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия или кальция, в низкотемпературную плазму (T = 6000 — 40000 К), их разогрев, и плавление в ней, вынос частиц из нее и кристаллизацию, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производител ь ности и роцесса, низкотем пературную плазму облучают ультразвуком в диапазоне частот 17-19 кГц и мощностью излучения 2 — 2,5 кВт.
1763422
Та бли ца
Свойства (функции) проявляемые отличительным от прототипа признаком
Признак предложенного тех.
Источник известного технич, решения, обьекта содерж. признак, кот. от/ личается от
11 пп
Вывод о наличии нового свойства обусловленного отличительным признаком решения, отличительный от прототипа в приведенном в гр.3 известном техническом решении в предложенном технич. решении прототипа 41и др, 1 Облучение ниэкотемпературной плазмы, содержащей твердые частицы, ультразвуком функции обусловленные применением ультразвука в сопоставимых способах не совпадают
Увеличение выхода микросфер
1.Упрочнение металлов
2.Получение изображения.
3.Зондирование сред с различными целями
4.ускорение кристаллизации
5.Активизация тепломассообмена
6.Сварка материалов
7.Разогрев материалов и др.
141 и др. функции, обуслов ленные применением ультразвука в сопоставимых спосо" бах, совпадают.
Использование ультразвука в диапазоне частот 17...
19 Гц.
Увеличение выхода годных микросфер
1г4 и др. функции, обусловленные применением ультразвука в сопоставимых способах, совпадают
Использование ультразвука мощностью излучения 2...
2,5 кВт
Табли ца 2
Ток дуги
I, А
Напряжение
Выход годных 2, ь
Частота излучения Ч, кГц
Мощность излучения Р, кВт
Подача порошка, кг/ч дуги
U, В
t 5
2,0
Расход азота, мз/ч;
2,4 l,8 2,4
l,S
Содержание азота, Ф
75 70 75 70 75 ) 70 75
17 б5
450
70
19 б5
19
500
70
2,0
2,5
2,0
2>5
2,0
2,5
2,0
2,5
2,0
2,5
2,0
2,5
2,0
2,5
2,0
2,5
88,5
88,5
88,5
89,0
89,0
89,5
90,0
91,0
91,0
91,0
91,0
91,5
91,0
90,5
90,0
89,5
89,0
89,0
89,0
89,0
89,5
90,0
90,0
91,0
91,5
91,5
91,5
91,5
91,5
91,0
90,0
89,5
89,0
89,0
89,0
89,5
89,5
90,0
90,0
91,0
91,0
91,5
91,5
91,5
91,5
91,0
91,0
90,0
89,5 88,0
89,5 SS,o
S9,5 88,0
90,0 88,5
90,0 88,5
90,0 88,5
90,0 89,0
91,0 89,0
91,0 89,0
91,0 90,0
92,0 90,0
92,0 90,0
92,0 90,0
91,0 90,0
91,0 89,0
90,0 89,0
88,o 88,o
88,0 88,о
S8,5 88,0
88,5 88,5
88,5. 88,5
89,0 89,0
89,0 89,0
89,5 89,5
89,5 89,5
90,0 90,0
90,0 91,0
90,0 91,0
90,0 90,0
90,0 90,0
89,5 90,0
S9,5 89,5
88,o
88,0
88,0
88,0
88,o
88,5
88,5
88,5
89,0
89,0
89,0
90, 0
90,0
90,0
89,5
89,0
