ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Номер

02-027-06

Наименование проекта

Способ получения керамической шихты

Назначение

Может быть использовано в производстве шихты для керамических изделий, в том числе, многослойных керамических подложек, керамических нагревателей, излучателей и огнеупорных конструкционных материалов.

Рекомендуемая область применения

Технология получения технической керамики, в частности, устойчивой при высоких температурах, обладающей высокой теплопроводностью.

Описание

Результат выполнения технологической разработки.

Изобретение относится к технологии получения технической керамики, в частности, устойчивой при высоких температурах, обладающей высокой теплопроводностью, и может быть использовано в производстве шихты для многослойных керамических подложек, керамических нагревателей, излучателей и огнеупорных конструкционных материалов.

Технической задачей предложенного изобретения является регулирование соотношения нитрида алюминия и оксида алюминия в продуктах сгорания ультрадисперсного алюминия путем создания газовой смеси с известным количеством азота и кислорода.

В известном способе получения нитрида алюминия путем сжигания ультрадисперсного алюминия в воздушном соотношении N₂ и О₂ (78% и 21%) согласно предложенному решению ультрадисперсный алюминий сжигают в камере, которая соединена свободным перетоком с газгольдером, наполненным газовой смесью N₂ и O₂ в заданном соотношении, тем самым обеспечивается регулирование состава продуктов сгорания.

Для пояснения предложенного способа на фиг.1 изображена камера для сжигания ультрадисперсного порошка алюминия в заданной газовой смеси N₂ и О₂ (с бесконечно большим объемом). Камера состоит из металлического цилиндрического корпуса 1 с плоским дном и крышкой 2, снабженного патрубком 3, соединенным с газгольдером, керамической изоляции подложки 4, узла зажигания навески порошка 5.

Установка работает следующим образом: навеска порошка 6 свободно насыпается на керамическую подложку. Затем закрепляется крышка и плотно прижимается винтами. Камера сжигания заполняется газовой смесью заданного состава путем трехкратной вакуумной откачки, чередующейся с заполнением камеры газом из газгольдера при атмосферном давлении. Искусственные азот-кислородные смеси в газгольдере готовились путем последовательного закачивания в него с известной скоростью N₂ и О₂. Затем полученная смесь подвергалась газохроматографическому анализу для уточнения состава газовой смеси. На узел зажигания подается ток, после накаливания спирали 7 образец загорается и сгорает в режиме самораспространяющихся тепловых волн. После завершения горения снимается крышка, и образец удаляется с керамической подложки. Проводится взвешивание образца и определение содержания нитрида алюминия по методу Кьельдаля /4/ и несгоревшего металлического алюминия волюмометрическим методом по количеству вытесненного алюминием водорода при взаимодействии с соляной кислотой /5/.

При выполнении способа предварительно взвешенные навески ультрадисперсного порошка алюминия постоянной массы (1,00 грамм) насыпали на керамическую подложку и помещали в металлический корпус камеры, которую закрывали крышкой. Объем всей установки составлял 1,023 литра. После герметизации камеры и газовой промывки, путем трехкратного чередования вакуумирования и напуска заданной газовой смеси в камеру, инициировали процесс горения ультрадисперсного порошка алюминия подачей напряжения на узел зажигания. После протекания процесса твердые продукты горения взвешивали. Результаты экспериментов приведены в виде графической зависимости на фиг.2.

Согласно полученным данным заданный состав газовой смеси обеспечивает при сжигании ультрадисперсного порошка алюминия синтез смеси твердых продуктов сгорания: нитрида алюминия, оксида алюминия и остаточного алюминия - в требуемом соотношении.

Для удаления недогоревшего металлического алюминия шихту подвергали прокаливанию на воздухе при температуре от 350 до 500°С. Снижение температуры прокаливания ниже 350°С ведет к снижению скорости процесса окисления алюминия. Повышение температуры прокаливания на воздухе более 500°С приводит к воспламенению остаточного алюминия с образованием не только оксида алюминия, но и нитрида алюминия, что затрудняет получение шихты требуемого состава.

Преимущества перед известными аналогами

Позволяет получать шихту с требуемым соотношением нитрида алюминия и оксида алюминия путем сжигания ультрадисперсного порошка алюминия в газовой среде при атмосферном давлении.

Стадия освоения

Внедрено в производство

Результаты испытаний

Технология обеспечивает получение стабильных результатов

Технико-экономический эффект

Создание материала с новым качеством, получение новых свойств. Повышение производительности установки по получению шихты в 1,5 раза.

Возможность передачи за рубеж

За рубеж не передаётся

Дата поступления материала

13.11.2006