Паста для соединения керамических изделий

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПАСТА ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Судник Лариса Владимировна Бонадысев Игорь Владимирович Жук Елена Владимировна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Паста для соединения керамических изделий, содержащая оксид магния, оксид алюминия, нитрид кремния и силикатное связующее, отличающаяся тем, что дополнительно содержит -гидроксид алюминия и диоксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.оксид магния 1-5 нитрид кремния 5-10 силикатное связующее 15-20-гидроксид алюминия 5-10 диоксид кремния 1-5 оксид алюминия остальное. Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для соединения керамических деталей между собой, с металлами и графитом, а также для ликвидации дефектов в виде трещин и раковин в спеченных керамических изделиях (в частности, для изоляционной керамики обжиговых печей). Для названных целей используют клеи(торговая марка клея на основе оксида алюминия фирмы., США) и(торговая марка фирмы., Япония) 1. Недостатком этих клеев является необходимость проведения высокотемпературного обжига 1000 С. Используют также огнеупорные составы, включающие компоненты из нитрида и диоксида кремния и оксида магния 2. Недостатком этих материалов является их низкая термостойкость. Известны также составы паст на основе шамота и огнеупорной глины 3. Недостатком материала является малая термостойкость и высокая температура обжига. 12533 1 2009.10.30 Наиболее близкой по технической сущности и ожидаемому результату является паста для соединения керамических изделий, включающая нитрид кремния, оксид магния, оксид алюминия, поливиниловый спирт и водный раствор силиката натрия при следующем содержании, мас.4 оксид магния 1-5 оксид алюминия 5-10 поливиниловый спирт 5-10 10-30 водный раствор силиката натрия 20-30 нитрид кремния остальное. Эта паста имеет достаточно высокую термостойкость и адгезионную прочность. Недостатком является то, что она требует обжига при температуре 800 С. Паста известного состава может эксплуатироваться преимущественно в условиях вакуума, иначе при нагреве пасты на порошке нитрида кремния образуется пленка 2, материал охрупчивается, прочность соединения падает. Задача изобретения - снижение температуры обжига, увеличение термостойкости и повышение конкурентоспособности пасты путем исключения из состава дорогостоящих импортируемых компонентов. Задача достигается тем, что в известной пасте для соединения керамических изделий,содержащей оксиды магния и алюминия, нитрид кремния, поливиниловый спирт, силикатное связующее, исключается поливиниловый спирт и дополнительно вводятся синтетический -гидроксид алюминия и диоксид кремния при следующем соотношении компонентов, мас.оксид магния 1-5 нитрид кремния 5-10 диоксид кремния 1-5 силикатное связующее 15-20 5-10-гидроксид алюминия оксид алюминия остальное. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый состав пасты для соединения керамических изделий отличается от известного введением новых компонентов - -гидроксида алюминия и диоксида кремния, исключением поливинилового спирта при значительном уменьшении содержания дорогостоящего нитрида кремния. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию новизна. Анализ известных составов паст показал, что введенные в заявляемый состав вещества известны, но их применение в этих пастах в сочетании с другими компонентами не обеспечивает пастам такие свойства, которые они проявляют в заявляемом решении, а именно значительное снижение температуры обжига, повышение термостойкости, увеличение адгезии к металлам, углероду и карбидам. Таким образом, заявляемый состав пасты соответствует критерию существенные отличия.-гидроксид алюминия является активным компонентом, имеет развитую поверхность,тем самым увеличивает адгезионные свойства пасты. Компоненты пасты недефицитны, их стоимость невысока 5. Примеры выполнения. Для получения пасты были приготовлены смеси на основе порошков оксида алюминия, содержащие 0,5, 1, 3, 5, 6 мас.оксида магния 4, 5, 7, 10, 12 мас.нитрида кремния 0,5, 1, 3, 5, 6 мас.оксида кремния 12, 15, 20, 22 мас.силикатного связующего 4,5, 8, 10, 12 мас.-гидроксида алюминия. В качестве силикатного связующего используется раствор 23. Из подготовленных смесей были сформованы образцы для испытания на сжатие, а также паста использована для соединения фрагментов разрушившейся термоизоляционной керамики высокотемпературных печей. Половина изделий подверга 2 12533 1 2009.10.30 лась сушке в сушильном шкафу при температуре 700 С. Половина высушивалась на воздухе при комнатной температуре. В таблице приведены сравнительные данные испытаний пасты с различным соотношением ингредиентов и известных паст. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в том, что паста заявляемого состава имеет более высокую термостойкость, не требует дополнительной термообработки, в ее составе отсутствуют дорогие импортируемые компоненты. Дополнительный технический эффект достигается за счет повышения прочностных характеристик материала пасты и повышенной адгезионной активности к соединяемым поверхностям. Проведены испытания по определению прочности соединения (схватывания) заявляемой пасты с металлами и графитовыми поверхностями. Испытания, проведенные методом на срез, подтвержденные металлографическими исследованиями шлифов и морфологией изломов, показали высокую прочность соединения для пасты с заявляемыми компонентами 6. Применение данной пасты, имеющей высокую прочность, адгезионноактивной к металлическим и неметаллическим материалам, не требующей температурной обработки,позволит существенно снизить энергозатраты, что является важным фактором в определении конкурентоспособности заявляемой пасты. Таблица свойств(1150 С, количество теплосмен на воздухе) Теплостойкость(1300 С, количество теплосмен на воздухе) Электросопротивление,Омсм Предел прочности на сжатие, МПа на на на 100 воз- 100 воз- 100 воздухе духе духе 12533 1 2009.10.30 Источники информации 1. Словарь-справочник по новой керамике. - Киев Наукова думка, 1991. - С. 252, 256. 2.435215 // БИ 2. - 1976. 3.420596 // БИ 11. - 1974. 4.1622346, 1991 (прототип). 5. Мазалов Ю.А. и др. Перспективы применения нанокристаллических оксидов и гидроксидов алюминия // Технология металлов. - Москва. -1. - 2008. - С. 4. 6. Санжаровский А.Т. Методы определения механических и адгезионных свойств покрытий. - М. Наука, 1974. - С. 102-105. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4