Шихта для изготовления электроизоляционного материала

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(72) Авторы Судник Лариса Владимировна Жук Елена Владимировна(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт порошковой металлургии(57) Шихта для изготовления электроизоляционного материала, содержащая порошок электрокорунда, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ультрадисперсный порошок гидроксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.гидроксид алюминия 15-40 электрокорунд остальное. Изобретение относится к производству изделий из оксидной керамики, используемой в качестве изоляторов, работающих в условиях, требующих, кроме высоких диэлектрических свойств, повышенные механическую прочность, термостойкость и чистоту. Известно, что повышенные значения прочности керамики достигаются введением спекающих добавок, которые могут действовать как растворители, связки, пластификаторы,гелеобразователи, вспениватели, смачиватели, модификаторы 1. Известно использование мелкозернистой реакционноспособной окиси алюминия для изготовления фильтров, но такой материал, обеспечивая функциональность, как фильтрующий не обеспечивает электроизолирующие и прочностные свойства 2. Для получения материалов высокой плотности из субмикронных порошков оксидов металлов циркония, алюминия, титана используют порошки, получаемые из алкоголятов гидроксидов этих металлов в соответствии с патентом фирмы, США 3. Материалы, полученные из шихты на основе этих порошков, имеют негомогенную структуру по плотности и составу из-за высокой активности исходных порошков и наличия включений. Добавки и нерегламентированные включения шихты ухудшают свойства изделий из нее,например присутствие каждого процента оксида кремния снижает абсолютную плотность материала на 0,018 г/см 3, одновременно ухудшая термостойкость и диэлектрические свойства. Потенциальные свойства наилучшего из известных диэлектриков - оксида алюминия не реализованы 4. 13209 1 2010.06.30 Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является изобретение 5, согласно которому для повышения механической прочности и термостойкости при сохранении электроизоляционных свойств материала для его изготовления используется шихта, включающая электрокорунд и полифосфат натрия, в которые дополнительно вводятся пористые волокна оксида алюминия, модифицированные оксидами магния и/или титана при следующем соотношении компонентов, мас.полифосфат натрия - 2-40 пористые волокна оксида алюминия, модифицированные 0,5-1 мол.оксидами магния или титана 20-35 и электрокорунд остальное. Названная шихта имеет повышенную комкуемость из-за невозможности гомогенного распределения волокон, что приводит к последующему ухудшению физико-механических свойств материала. Используемые волокна сложны в изготовлении, дорогостоящи и нерентабельны в условиях массового производства. Задача изобретения - создание шихты, свободной от вредных примесей, позволяющей получать материалы с высокими изолирующими свойствами, термостойкостью и прочностью. Поставленная задача решается тем, что в шихту для изготовления электроизоляционного материала, содержащую порошок электрокорунда, дополнительно вводят ультрадисперсный порошок гидроксида алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.гидроксид алюминия - 15-40 электрокорунд - остальное. При этом материал, изготавливаемый из заявляемой шихты, не содержит чужеродные добавки, неизбежно ухудшающие диэлектрические свойства, ультрадисперсные частицы позволяют достигать сцепления частиц без введения дополнительного связующего, контролировать степень усадки при обработке шихты и обеспечивать облегченное спекание. При нагреве, который неизбежно присутствует при изготовлении изделий из шихты, происходит удаление молекул воды и образование пор, что обеспечивает теплоизоляционные свойства. При введении ультрадисперсного гидроксида менее 15 мас.не достигается гомогенное распределение гидроксида в шихте и контролируемость свойств при дальнейшем использовании шихты. При введении более 40 мас.ультрадисперсного гидроксида прочность материала из заявляемой шихты будет снижена из-за чрезмерно высокой пористости. Дополнительный эффект, достигаемый предполагаемым изобретением заключается в улучшении формуемости, сокращении температурно-временного интервала при обработке шихты, упрощении технологии и снижении затрат на изготовление шихты. Технический результат - повышение диэлектрических свойств, механической прочности и термостойкости. Технология изготовления шихты включает лишь операции дозировки и перемешивания. В качестве ультрадисперсного порошка гидроксида алюминия целесообразно использовать гидроксиды алюминия - побочный продукт получения водорода при гидротермальном синтезе. Порошки гидроксидов наноструктурированы, не содержат вредных добавок и дешевы. Их стоимость в десять раз ниже стоимости модифицированных волокон, предлагаемых пористых волокон оксида алюминия, заявленных в 5. Шихта может использоваться непосредственно после перемешивания, а также после сушки при 200 С, при которой удаляются внешнесферные молекулы воды и после хранения. Сущность изобретения поясняется примером. Пример Шихта изготавливалась перемешиванием порошка гидроксида алюминия (бемита) и корунда путем совместного протирания через набор сит. После подготовки из шихты методом полусухого формования были изготовлены изделия в виде изоляторов. Навеска для одного изолятора изготавливалась из 20 грамм шихты. Прессование осуществляли при 680 кг/см 2. Затем отформованное изделие из шихты помещали в печь и подвергали термообработке. Время выдержки при максимальной температуре (1200-1450 С) составляет 1,5 часа. 2 13209 1 2010.06.30 Из заявляемой шихты изготавливались изоляторы в виде втулок. Комкуемость шихты определяли по количеству окатышей, появляющихся при хранении массы в затаренном состоянии в течение трех месяцев. Коэффициент вязкости разрушения материала из заявляемой шихты определяли микродюрометрическим методом, плотность материала гидростатическим методом. Диэлектрические свойства определяли по тангенсу угла диэлектрических потерь 104 и электрической прочности, исследованные свойства представлены в таблице. Диэлектрические свойства материала из заявляемой шихты Теплостойкость (количество рабочих циклов нагружения) 45 Корундовый порошок без добавок 12 мас.гидроксида алюминия,остальное корунд 15 мас.гидроксида алюминия,остальное корунд 30 мас.гидроксида алюминия,остальное корунд 40 мас.гидроксида алюминия,остальное корунд 42 мас.гидроксида алюминия,остальное корунд Прототип КоэффициКомТемператуПлотент вязкости куера спеканость,разрушения,мость,г/см 3 ния, С Анализ таблицы показывает положительную роль состава заявляемой шихты на основе корунда. Введение ультрадисперсного гидроксида алюминия в корундовый порошок позволяет реализовать активирующий и модифицирующий эффект. Активируются технологические процессы смешивания и гомогенизации шихты. Модифицирующий эффект от введения ультрадисперсного оксида алюминия заключается в увеличении прочностных 3 13209 1 2010.06.30 свойств, термостойкости. Наличие ультрадисперсных частиц позволяет снизить технологические и увеличить эксплуатационные температуры, обеспечить пористость при условии повышения теплоизоляционных свойств, изготовить шихту и материал из нее без вредных примесей, что позволяет стабилизировать электрические свойства - 104 не выше, а электрическую прочность не ниже 18,5 кВ/мм. Перечисленные характеристики увеличивают теплостойкость изделий из заявляемой шихты, тем самым повышая производительность машин и механизмов, использующих изделия в 1,37 раза. Источники информации 1. Спекающие добавки для тонкозернистой керамики и их функции / Кидзима Кадзупори. - Коге РЭА МЭТАРУ, .. - 1984. -85. - С. 80-83. 2. ЕПВ 107345, МПК 01/ 39/20, 1984. 3. ЕПВ 0130480, МПК 01 25/02,01 В 13/36, 1985. 4. Кайнарский И.С., Дегтерева Э.В., Орлова И.Г. Корундовые огнеупоры и керамика. М. Металлургия, 1981. 5.1154244, МПК 04 35/10, 1985 (прототип). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4