Керамические образцы
Керамические образцы
Уважаемые неорганики! Поделитесь, пожалуйсто, своими знаниями, наблюдениями, мыслями и опытом в таком не простом деле, как спекание керамики. Очень уж протеворечиво всё в этом процессе.
Тут ты нарвался на любителя спекать что ни попади 
. Хотя, давненько это было, но спекал- составы грубой керамики, каолин, шамот, динас и ещё там что то. Вообще как ты наверно уже заметил- вопрос обширный, так что давай по порядку, какие именно противоречия тебя так дезаориентировали?
. Хотя, давненько это было, но спекал- составы грубой керамики, каолин, шамот, динас и ещё там что то. Вообще как ты наверно уже заметил- вопрос обширный, так что давай по порядку, какие именно противоречия тебя так дезаориентировали?"Топить нефтью - это все равно что топить ассигнациями" (Менделеев Д.И.)
Ну вот, например, считается, что скорость нагрева безумно сильно влияет как на плотность керамики, так и на процессы вторичной рекристаллизации (некоторые рекомендуют греть 100 градусов в час). Однако, во многих источниках о времени нагрева печи и о времени её охлаждения речи вообще не ведётся. По стандартным методикам керамику греют до рабочей температуры 2-3 часа и порядка 2 часов пекут. Я понимаю, что каждый материал своеобразен, но и об этой разнице мало где говорится.
Скорость нагрева действительно сильно влияет как на плотность, так и на рекристаллизацию компонентов, причина этого явления проста- на первом этапе термообработки керамических изделий из них удаляется вода, при большой скорости она не успевает отводится через микропоры и вызывает растрескивание и вспучивание(материал еще пластичный или удаляется остаточная влага когда компонент керамики уже размягчился от нагрева), ясное дело что при растрескивании и вспучивании плотность уменьшиться, а наличие больших пор и трещин ухудшит взаимодействие или спекание отдельных кристаллов. Например при быстром нагреве высушенного раствора силиката натрия можно получить вспученный материал на подобии строительной пены, а при медленном получается плотная масса, фарфор при большом количестве трещин гораздо хуже спекается и как правило не набирает требуемой прочности. Некоторые материалы более стойки к быстрой термической обработке при изготовлении, это во многом зависит от количества влаги, пластичности, прочности, наличие плавней и др.считается, что скорость нагрева безумно сильно влияет как на плотность керамики, так и на процессы вторичной рекристаллизации
Это обычная скорость подъёма температур при термообработке крупногаборитных изделий типа кирпича, скорость нагрева изменяют на различных режимах термообработки(чем меньше возможная скорость тем лучше, точнее дешевле и производительнее). Наиболее маленькая скорость нагрева в интервалах температур 100-200 и 500-600(при этих температурах выделяется основное количество влаги), а так же при температуре полиморфного изменения(например для кварца ~850).некоторые рекомендуют греть 100 градусов в час
Если например производить термообработку сухой сильно спрессованной смеси из хорошо обоженного каолина с плавнями, то время нагрева очень сильно сократится так как в ней почти нет воды, но при таком способе усложняется формовка изделий, так же у них как правило низкая начальная прочность. Возможно в этих источниках просто не акцентировали внимание на скорости нагрева.Однако, во многих источниках о времени нагрева печи и о времени её охлаждения речи вообще не ведётся.
Время нагрева сильно зависит от размеров изделий, понятно что чем оно толще тем больше времени требуется для удаления влаги, к примеру кирпичи(строительные) нагревают и охлаждают несколько суток, а тонкие тигли (особенно без кварцевого песка) вполне можно нагреть и обжечь за 4-5 часов. Я лично даже ограничивался 1 часом, при изготовлении изделий из каолина, толщиной 0.5см (предварительно хорошо высушенных на воздухе).По стандартным методикам керамику греют до рабочей температуры 2-3 часа и порядка 2 часов пекут. Я понимаю, что каждый материал своеобразен, но и об этой разнице мало где говорится.
"Топить нефтью - это все равно что топить ассигнациями" (Менделеев Д.И.)
Понятно.
При изготовлении прессзаготовки для керамики необходимо вводить связующий компонент (ПВС, например), а затем рекомендуется (да и то не во всех пособиях) произвести её (связки) выжигание. Выжигание ПВС, да и, наверно, любых других видов орг.связок, проводят при 300-350 град. (нагревание в этот период медл.). В этот же период происходит удаление львиной доли влаги из образца. Может быть по этой причине и хватает 2-х часового нагревания?
При изготовлении прессзаготовки для керамики необходимо вводить связующий компонент (ПВС, например), а затем рекомендуется (да и то не во всех пособиях) произвести её (связки) выжигание. Выжигание ПВС, да и, наверно, любых других видов орг.связок, проводят при 300-350 град. (нагревание в этот период медл.). В этот же период происходит удаление львиной доли влаги из образца. Может быть по этой причине и хватает 2-х часового нагревания?
Органические связующие при формовке изделий чаще применяют при производстве т.н. безобжиговых изделий, поскольку в них применяют уже обожженное сырьё(которое понятное дело плохо формуется при помощи воды и почти не набирают начальной прочности), либо компоненты которые не образуют с водой пластичную смесь(например кварц). Изделия формующиеся и набирающие некоторую прочность после замешивания с водой при термообработке проходят две стадии- удаление физической влаги(100-150) и химически связанной(полностью при ~500), при органическом связующем требуется только лишь удалить его(термическим разложением, выжиганием или испарением) т.е. процесс происходит более легко. Поливиниловый спирт действительно является наиболее распространённым связующим, но всё же я считаю что при применении смолистого связующего процесс нагрева может происходить ещё более быстро, потому как при нагревании/выжигании ПВС выделяется большее количество газов. При использовании органического связующего изделия после выжигания связки быстро теряют прочность и набирают её только после спекания шихты. Самыми же перспективными связующими являются химические(например фосфаты алюминия), хотя они требуют медленной термообработки, но при их использовании не обязательно доводить шихту до температуры их спекания, которая как правило составляет 70-80% от температуры плавления самого тугоплавкого компонента.
"Топить нефтью - это все равно что топить ассигнациями" (Менделеев Д.И.)
О каких именно веществах идёт речь? Распространнены ли они? Где о их применении можно почитать?но всё же я считаю что при применении смолистого связующего процесс нагрева может происходить ещё более быстро
Понял, но самый главный вопрос, который сразу возникает: Как влияют химические связующие на свойства керамического изделия? Это очень важно для желающих получить керамику с заданными свойствами. И ещё воприс: Как определить температуру плавления фаз, образующих шихту? Например, PbTiO3-PbZrO3-"PbSnO3" - как определить температуру спекания шихты, полученной из фаз вот такой системы?Самыми же перспективными связующими являются химические(например фосфаты алюминия), хотя они требуют медленной термообработки, но при их использовании не обязательно доводить шихту до температуры их спекания, которая как правило составляет 70-80% от температуры плавления самого тугоплавкого компонента
Смолистое связующие это углеводородные фракции с высокой температурой плавления/кипения, например битум. Это одни из самых дешевых органических связующих, чаще всего всего их применяют для производства самоспекающихся электродов или огнеупоров с наполнителем из графита и различных высокоуглеродистых материалов, при их применении спекаемых материал может науглероживаться, но в области его основного применения это ясно что не вредит и только плюс, а в какой литературе я про них узнал точно сейчас не напишу.Kirill писал(а): О каких именно веществах идёт речь? Распространнены ли они? Где о их применении можно почитать?
PbTiO3-PbZrO3-"PbSnO3"- это керамика из сегнетоэлектрика? И свойства тебя интересуют наверно электродинамические, тогда я здесь не специалист, но очевидно что к примеру электрическое сопротивление возрастёт. Что касается механических свойств(прочность на сжатие, изгиб, истираемость и др.) то керамические изделия изготовленные с применением химических связок типа фосфатов алюминия, не имеют конкурентов по сравнению с керамикой на других связующих.Как влияют химические связующие на свойства керамического изделия? Это очень важно для желающих получить керамику с заданными свойствами.
Берёшь трёхгранную усёчённую пирамиду, высотой 30мм и со сторонами оснований 8 и 2мм и нагреваешь, искомой температурой будет та при которой пирамида наклоняясь в результате размягчения, касается своей верхней частью поверхности подставки, хотя это ближе к температуре огнеупорности, но 70% от неё примерно будет равняться температуре спекания.Как определить температуру плавления фаз, образующих шихту? Например, PbTiO3-PbZrO3-"PbSnO3" - как определить температуру спекания шихты, полученной из фаз вот такой системы?
Вообще если тебя интересует керамика из сегнетоэлектриков, то насколько я знаю их чаще получают так: смешивают материал с тонким металлическим порошком(например Ni, Cu) сильно прессуют и спекают, наличие металлов улучшает прессование, позволяя получить достаточно прочный образец перед спеканием, а также уменьшает сопротивление керамики.
"Топить нефтью - это все равно что топить ассигнациями" (Менделеев Д.И.)
Смолистое связующие это углеводородные фракции с высокой температурой плавления/кипения, например битум. Это одни из самых дешевых органических связующих, чаще всего всего их применяют для производства самоспекающихся электродов или огнеупоров с наполнителем из графита и различных высокоуглеродистых материалов, при их применении спекаемых материал может науглероживаться, но в области его основного применения это ясно что не вредит и только плюс, а в какой литературе я про них узнал точно сейчас не напишу.
Если это углеводородные фракции с высокой температурой плавления/кипения, то при их выжигании в системе довольно сильная восстановительная атмосфера, что плохо скажется на керамики, а точнее её свойствах, содержащей элементы в неустойчивых с.о. (Sb 5+, например).
Да, это сегнетоэлектрики. Правда свойства меня интересуют не электродинамические, а электрофизические и рост сопротивления - очень желательный эффект.PbTiO3-PbZrO3-"PbSnO3"- это керамика из сегнетоэлектрика? И свойства тебя интересуют наверно электродинамические, тогда я здесь не специалист, но очевидно что к примеру электрическое сопротивление возрастёт. Что касается механических свойств(прочность на сжатие, изгиб, истираемость и др.) то керамические изделия изготовленные с применением химических связок типа фосфатов алюминия, не имеют конкурентов по сравнению с керамикой на других связующих.
Это прибор такой, специальный? У нас такого точно нетБерёшь трёхгранную усёчённую пирамиду, высотой 30мм и со сторонами оснований 8 и 2мм и нагреваешь, искомой температурой будет та при которой пирамида наклоняясь в результате размягчения, касается своей верхней частью поверхности подставки, хотя это ближе к температуре огнеупорности, но 70% от неё примерно будет равняться температуре спекания.
Вообще если тебя интересует керамика из сегнетоэлектриков, то насколько я знаю их чаще получают так: смешивают материал с тонким металлическим порошком(например Ni, Cu) сильно прессуют и спекают, наличие металлов улучшает прессование, позволяя получить достаточно прочный образец перед спеканием, а также уменьшает сопротивление керамики.
А как-нибудь теоретически возможно?А что косается пресования с металлическими порошками - это я слышу впервые. Сегнетоэлектрическую керамику изготавливают из шихты в которой либо полностью (наиболее часто), либо практически завершены все процессы фазообразования. В противном случае происходит вспучивание керамики в процессе спекания. Да и уменьшать сопротивление не очень то хочется. Уменьшишь, а потом не наполяризуешь.
Kirill писал(а):рост сопротивления - очень желательный эффект.
Kirill писал(а):А что косается пресования с металлическими порошками - это я слышу впервые.
Твоя правда, это я зациклился на своих керамических нагревательных элементах из карбида кремния и графитовых электродах, пардон.Kirill писал(а):Уменьшишь, а потом не наполяризуешь.
Плохо, это ещё мягко сказано, конечно при наличии оксидов сурьмы, свинца и др. легко восстанавливаемых оксидов, применение высокоуглеродистых связок типа битума недопустимо, поскольку они просто восстановятся до металлов.Kirill писал(а):плохо скажется на керамики, а точнее её свойствах, содержащей элементы в неустойчивых с.о. (Sb 5+, например).
Ничего там специального нет, просто муфельная печь и термопара. А рассчитывать нужно пробовать на основании диаграммы плавкости этой системы, которая кстати основана на практических данных, лично у меня её нету.Kirill писал(а):Это прибор такой, специальный? У нас такого точно нет А как-нибудь теоретически возможно?
Я бы даже сказал точнее из высокообожжённой/прокалённой шихты, а вспучивание "сырой" будет происходить прежде всего из-за наличия в неё связанной воды, а так же возможно растрескивание из-за полиморфного изменения который сопровождается изменением объёма.Kirill писал(а):из шихты в которой либо полностью (наиболее часто), либо практически завершены все процессы фазообразования. В противном случае происходит вспучивание керамики в процессе спекания.
"Топить нефтью - это все равно что топить ассигнациями" (Менделеев Д.И.)
Следующий вопрос: Как подобрать давление при пресовании керамики? Наиболее точно и хорошо будет, если пресовать кучу образцов при различных давлениях и обтимальным будет то, которое меньше давления переприсовки совсем на чуть-чуть (килограм так на 20 на см3). Однако это очень долгий процесс и не всегда уловимо, по только внешним признакам, перепресовал или нет. Как посоветуете быть?
На давление влиюят много факторов:прессформа,тип материала,удельной поверхностью материяла, количество связки, высота образца(в одной и той же прессформе).Всё сложно учесть,но я использую хитрый манёвр при пресовке керамики- бросаю спресованный элемент в чистый бензин. Пузырьки идут-перепресовка. Если нет-отлично. Можно увеличить давление.Пока не пойдёт перепресовк.
Если кто скажет что способ детский-соглашусь и пойду пасочками на дачи тренироваться.
Если кто скажет что способ детский-соглашусь и пойду пасочками на дачи тренироваться.
В основном от 600 кгс/см2 и выше. Я, чтобы не мучаться, пресую все в районе 700-750 кгс/см2. Про бензин всё действительно попроще, но так мы можем определить только переприсовку, а вот недопресовку... как уйти от кучи ненужных телодвижений с нахождением давления переприсовки???Mendeleev писал(а):Вполне взрослый метод, очень просто и достаточно надёжно.
То Kirill: Какое у тебя среднее давление прессования выходит?
У меня на прессе шкала сбита. Обсолютного давления я не знаю. Не думаю что и у вас в лаборатории шкалы нормированы.Kirill писал(а):
В основном от 600 кгс/см2 и выше. Я, чтобы не мучаться, пресую все в районе 700-750 кгс/см2. Про бензин всё действительно попроще, но так мы можем определить только переприсовку, а вот недопресовку... как уйти от кучи ненужных телодвижений с нахождением давления переприсовки???
Но могу вот что сказать-я специально проводил эксперемент: подавал перепресовку, 90%, 80%, 70% и т.д от перепресовки. Материал был ЦТС-19. С давлением даже 80 % от перепресовки керамика после спекания по плотности вошла в ТУ. (7,6 г/см2). А переприсовку можно сразу выкинуть.
Подумай над этим.
Про давление вопрос открыт, а вот следующий: как влияет дисперстность шихты пресуемого, а в последствии спекаемого материала? Кое где наприсано, что если смешать шихту с крупным размером зёрен (70%) с шихтой с мелким размером зёрен (30%), то поллучится оптимпльное заполнение пространства и керамика получится наиболее плотной. Но в данных рассуждениях не приводится ни какой информации о природе шихты, ведь не всегда так будет. И ещё вопрос, а как шихту правильно и наиболее точно распределить по размеру?
Кто сейчас на конференции
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 27 гостей