RU2408741C2 - Procedure for production of high porous material - Google Patents
Procedure for production of high porous material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2408741C2 RU2408741C2 RU2008151496/02A RU2008151496A RU2408741C2 RU 2408741 C2 RU2408741 C2 RU 2408741C2 RU 2008151496/02 A RU2008151496/02 A RU 2008151496/02A RU 2008151496 A RU2008151496 A RU 2008151496A RU 2408741 C2 RU2408741 C2 RU 2408741C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spherical granules
- granules
- mold
- mass
- volume
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к высокопористым материалам, в частности к способу получения высокопористого материала. Изобретение предназначено для эксплуатации при повышенных температурах в агрессивных средах, например, в фильтрах для очистки газов, растворов и расплавов, в носителях катализаторов или теплоизоляции.The invention relates to highly porous materials, in particular to a method for producing highly porous material. The invention is intended for use at elevated temperatures in aggressive environments, for example, in filters for the purification of gases, solutions and melts, in catalyst carriers or thermal insulation.
Известны способы получения высокопористого материала из керамического порошка путем нанесения его суспензии в растворе органического вещества на пористый полимерный материал (полиуретан), удаления избытка суспензии, сушки, удаления полимерного материала без разрушения структуры и формы заготовки, которую затем спекали по известным для данного порошка режимам [Гузман И.Я. Некоторые принципы образования пористых керамических структур. Свойства и применение (обзор). // Стекло и керамика. 2003. №9. - С.28-31. Анциферов В.Н., Порозова С.Е. Высокопористые проницаемые материалы на основе алюмосиликатов. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 1996. - 207 с.].Known methods for producing highly porous material from a ceramic powder by applying its suspension in a solution of organic matter to a porous polymeric material (polyurethane), removing excess suspension, drying, removing polymer material without destroying the structure and shape of the preform, which was then sintered according to the conditions known for this powder [ Guzman I.Ya. Some principles of the formation of porous ceramic structures. Properties and application (review). // Glass and ceramics. 2003. No9. - S. 28-31. Antsiferov V.N., Porozova S.E. Highly porous permeable materials based on aluminosilicates. - Perm: Publishing house Perm. state tech. University, 1996. - 207 p.].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения высокопористого материала, включающий приготовление суспензии металлического порошка в водном растворе органического вещества, нанесение суспензии на подложку из пористого полимерного материала, сушку заготовки, после которой заготовку подвергают термической обработке при 160-180°С, удаление органического вещества термодеструкцией и спекание [Авторское свидетельство СССР №577095, кл. В22F 3/10, 1976]. Сначала готовят высокопористую проницаемую полимерную (чаще всего полиуретановую) матрицу с требуемыми характеристиками пористого каркаса. Для повышения проницаемости каркаса дополнительно производят удаление перегородок между порами (ячейками). Затем готовят текучую массу (суспензию) из порошка с добавлением водорастворимого органического вещества (карбоксиметилцеллюлоза, поливиниловый спирт и др.). Этой текучей массой осуществляют пропитку матрицы, например, путем ее погружения в суспензию. Избыток суспензии удаляют из пор с применением вибрации или механического воздействия (циклы сжатие-растяжение путем прокатки через валки, отжимания или центрифугирования). Нанесенный на поверхность пор слой массы предварительно упрочняют путем сушки. Образование трещин в нанесенном слое при его сушке исключают выбором вида и количества органической связки, гранулометрического состава порошка, режима сушки. Далее полиуретановую матрицу осторожно удаляют (выжигают) при термообработке, а оставшиеся частицы порошка дополнительно упрочняют, например, путем спекания. По данному методу получены высокопористые материалы из порошков керамики с пористостью 70-95% и прочностью при сжатии до 1 МПа.The closest in technical essence and the achieved result is a method of producing a highly porous material, including preparing a suspension of a metal powder in an aqueous solution of an organic substance, applying the suspension to a substrate of porous polymeric material, drying the preform, after which the preform is subjected to heat treatment at 160-180 ° C, removal of organic matter by thermal degradation and sintering [USSR Author's Certificate No. 577095, cl. B22F 3/10, 1976]. First, a highly porous permeable polymer (most often polyurethane) matrix is prepared with the required characteristics of the porous frame. To increase the permeability of the frame, additionally remove the walls between the pores (cells). Then a fluid mass (suspension) is prepared from the powder with the addition of a water-soluble organic substance (carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, etc.). This fluid mass is used to impregnate the matrix, for example, by immersing it in a suspension. Excess suspension is removed from the pores using vibration or mechanical stress (compression-tension cycles by rolling through rolls, push-ups, or centrifugation). The mass layer applied to the surface of the pores is previously hardened by drying. The formation of cracks in the deposited layer during its drying is excluded by the choice of the type and amount of the organic binder, the particle size distribution of the powder, and the drying regime. Next, the polyurethane matrix is carefully removed (burned out) during heat treatment, and the remaining powder particles are further strengthened, for example, by sintering. By this method, highly porous materials from ceramic powders with a porosity of 70-95% and compressive strength up to 1 MPa were obtained.
Получение сферических пор одинакового заданного размера в полиуретановой матрице является сложным и удорожает ее стоимость. Еще сложнее получать в полиуретановой матрице поры с заданной формой (причем не только сферической) и размерами. Для максимальной проницаемости каркаса необходимо дополнительно производить удаление перегородок между порами (ячейками) травлением в агрессивных средах. Сложным является нанесение ровного слоя порошка на поверхность пор полиуретановой матрицы. После этого текучая масса упрочняется, преимущественно путем сушки. Для сохранения высушенной текучей массой формы полиуретановой матрицы при удалении органической составляющей термообработку в интервале температур разложения полиуретановой матрицы необходимо вести медленно и по определенному режиму. Выделяющиеся при разложении полиуретана газы являются ядовитыми, и их необходимо улавливать и нейтрализовывать.Obtaining spherical pores of the same predetermined size in a polyurethane matrix is complex and increases its cost. It is even more difficult to obtain pores in a polyurethane matrix with a given shape (and not only spherical) and size. For maximum permeability of the carcass, it is necessary to additionally remove the partitions between the pores (cells) by etching in aggressive environments. It is difficult to apply an even layer of powder on the pore surface of a polyurethane matrix. After that, the fluid mass is hardened, mainly by drying. To maintain the dried fluid mass of the form of the polyurethane matrix while removing the organic component, heat treatment in the temperature range of the decomposition of the polyurethane matrix must be carried out slowly and in a certain mode. The gases released during the decomposition of polyurethane are toxic and must be trapped and neutralized.
Задачей изобретения является получение матрицы из сферических легкоудаляемых гранул, а также облегчение заполнения пор в этой матрице, при обеспечении преимущественного отсутствия контактов между сферическими гранулами или требуемого размера перешейков между сферическими гранулами в матрице.The objective of the invention is to obtain a matrix of spherical easily removable granules, as well as facilitating the filling of pores in this matrix, while ensuring the predominant absence of contacts between spherical granules or the required size of the isthmuses between spherical granules in the matrix.
Поставленная задача достигается способом получения материала с высокопористой структурой, включающим определение объема содержащей порошок текучей массы и высоты заготовки, используя жидкость, не взаимодействующую с материалом сферических гранул, и сферические гранулы, которыми заполняют пресс-форму с применением верхнего и нижнего штампов, сдавливание и/или вибрацию, причем верхний штамп имеет отверстия, через которые при необходимости удаляют избыток жидкости, смешивание текучей массы и сферических гранул, размещение полученной смеси в пресс-форме и формование заготовки с использованием давления и/или вибрации, упрочнение текучей массы путем сушки, удаление сферических гранул с формированием на их месте системы пор определенной формы и размера и упрочнение полученного пористого материала.The problem is achieved by a method of obtaining a material with a highly porous structure, including determining the volume of the powder containing the fluid mass and the height of the workpiece using a liquid that does not interact with the material of the spherical granules and spherical granules that fill the mold using the upper and lower dies, compression and / or vibration, and the upper stamp has holes through which, if necessary, remove excess fluid, mixing the fluid mass and spherical granules, the placement obtained with mixtures in the mold and molding the workpiece using pressure and / or vibration, hardening the fluid by drying, removing spherical granules with the formation in their place of a pore system of a certain shape and size and hardening of the obtained porous material.
Предварительное смешивание сферических гранул с текучей массой значительно сокращает путь перемещения текучей массы для полного заполнения массой пространства между сферическими гранулами в образуемой ими матрице (сводит ее к небольшому перераспределению текучей массы). При последующем удалении гранул на их месте формируется система пор определенной формы и размера. Предварительное смешивание облегчает заполнение текучей массой пространства между сферическими гранулами в образуемой ими матрице, особенно при больших размерах изделия и когда используют мелкие сферические гранулы.Pre-mixing spherical granules with a fluid mass significantly reduces the path of movement of the fluid mass to completely fill the space between the spherical granules in the matrix formed by them (reduces it to a small redistribution of the fluid mass). Upon subsequent removal of the granules, a pore system of a certain shape and size is formed in their place. Pre-mixing facilitates the filling of a fluid mass of the space between the spherical granules in the matrix formed by them, especially when the product is large and when small spherical granules are used.
Для получения структуры, в которой сферические поры, образованные на месте удаленных сферических гранул, преимущественно не связаны между собой перешейками (изолированы), необходимо обеспечить преимущественное отсутствия контактов между сферическими гранулами при изготовлении заготовки. В этом случае при определении объема текучей массы сначала заливают в форму жидкость, не взаимодействующую с материалом сферических гранул, затем засыпают гранулы в эту жидкость, сверху вводят штамп с отверстием для удаления излишков жидкости, формируют матрицу требуемых размеров при использовании вибрации без применения давления, чтобы не образовывались перешейки между гранулами. Если гранул было мало для желаемой высоты заготовки, то гранулы досыпали, если много -удаляли из формы. После получения желаемой высоты гранулы выпали и взвешивали. Объем текучей массы для определенной массы сферических гранул берут больше, чем определенный выше объем жидкости. Это обеспечивает разъединение сферических гранул и преимущественное отсутствие контактов между ними. Чем больше будет избыток текучей массы, тем толще, в среднем, будут стенки между гранулами, а затем - между порами, но пористость при этом тоже уменьшится. Материал из предварительно упрочненной прежней текучей массы должен содержать проницаемые поры, по которым удаляется вещество, из которого состоят сферические гранулы.To obtain a structure in which the spherical pores formed at the site of the removed spherical granules are not predominantly connected by isthmuses (isolated), it is necessary to ensure the predominant absence of contacts between the spherical granules in the manufacture of the workpiece. In this case, when determining the volume of the fluid mass, first pour a liquid that does not interact with the material of the spherical granules into the mold, then pour the granules into this liquid, enter a stamp with an opening to remove excess fluid from above, form a matrix of the required dimensions when using vibration without applying pressure, so that no isthmus formed between the granules. If the granules were small for the desired height of the workpiece, then the granules were refilled, if many were removed from the mold. After obtaining the desired height, the granules fell out and weighed. The volume of fluid mass for a certain mass of spherical granules take more than the volume of fluid defined above. This ensures the separation of the spherical granules and the predominant absence of contacts between them. The greater the excess fluid mass, the thicker, on average, the walls will be between the granules, and then between the pores, but the porosity will also decrease. The material from the previously hardened former fluid mass must contain permeable pores, through which the substance from which the spherical granules are composed is removed.
Если необходимо обеспечить взаимосвязанность пор через перешейки, то необходимо сначала сформировать требуемый размер перешейков между сферическими гранулами в матрице. В этом случае сначала в пресс-форму помещают сферические гранулы, сдавливают их между штампами и/или применяют вибрацию для формирования матрицы требуемого объема (высоты заготовки) с требуемым размером перешейков между сферическими гранулами.If it is necessary to ensure the interconnectedness of the pores through the isthmuses, it is first necessary to form the required size of the isthmuses between the spherical granules in the matrix. In this case, first spherical granules are placed in the mold, squeezed between the dies and / or vibration is applied to form a matrix of the required volume (workpiece height) with the required size of the isthmuses between the spherical granules.
Объем заготовки при этом уменьшается благодаря более совершенной упаковке гранул и образованию перешейков между ними. Размер (диаметр) перешейков определяют геометрическим расчетом, контролем сечений с помощью микроскопа или, что надежнее, по газопроницаемости заготовки. Если диаметр перешейков слишком велик, то давление прессования уменьшают, а мал - увеличивают. Так подбирают необходимый размер перешейков между гранулами. После этого заготовку извлекают из формы, взвешивают (М1) и измеряют ее высоту (H1). Если высоту заготовки надо изменить до высоты Н2, то необходимую массу гранул (Мх) находят по пропорции M1/Mx=H1/H2. В дальнейшем в форму помещают взвешенное количество гранул и сдавливают их так, чтобы расстояние между штампами было равно требуемой высоте заготовки. После этого на такой заготовке проводят определение требуемого количества текучей массы с помощью заполнения пор жидкостью, не взаимодействующей с материалом сферических гранул, удаления ее избытка через отверстие в верхнем штампе и определения объема жидкости, заполнившей все поры между гранулами. Кроме того, определяют массу сферических гранул и высоту заготовки.The volume of the workpiece is reduced due to more perfect packaging of granules and the formation of isthmuses between them. The size (diameter) of the isthmuses is determined by geometric calculation, section control using a microscope or, more reliable, by the gas permeability of the workpiece. If the diameter of the isthmuses is too large, then the pressing pressure is reduced, but small is increased. So they select the required size of the isthmus between the granules. After that, the workpiece is removed from the mold, weighed (M 1 ) and measure its height (H 1 ). If the height of the workpiece must be changed to a height of H 2 , then the required mass of granules (M x ) is found by the ratio M 1 / M x = H 1 / H 2 . Subsequently, a weighted number of granules is placed in the mold and squeezed so that the distance between the dies is equal to the required height of the workpiece. After that, on such a workpiece, the required amount of fluid mass is determined by filling the pores with a liquid that does not interact with the material of the spherical granules, removing its excess through the hole in the upper die and determining the volume of liquid that fills all the pores between the granules. In addition, determine the mass of spherical granules and the height of the workpiece.
Объем текучей массы можно взять точно равным определенному выше объему жидкости, смешать текучую массу с определенным выше количеством (массой) сферических гранул и поместить в пресс-форму между штампами. Смесь текучей массы со сферическими гранулами сдавливают между штампами и/или применяют вибрацию для формирования заготовки с требуемой высотой (объемом). При этом размер перешейков между сферическими гранулами будет таким же, как в матрице из гранул, сформированной для предыдущего заполнения жидкостью.The volume of the fluid mass can be taken exactly equal to the volume of fluid defined above, mix the fluid mass with the number (mass) of spherical granules defined above and put into the mold between the dies. A mixture of fluid mass with spherical granules is squeezed between the dies and / or vibration is applied to form a workpiece with the required height (volume). In this case, the size of the isthmuses between the spherical granules will be the same as in the matrix of granules formed for the previous liquid filling.
Пример 1. Для получения полимерной (парафиновой) матрицы использовали сферические гранулы размером 1,5 мм из парафина. Порошок оксида алюминия в α-форме, средний размер частиц которого составляет 2-4 мкм, смешивали с раствором поливинилового спирта (5 мас.%) в воде, используя шаровую мельницу, для получения текучей массы (48 об.% порошка оксида алюминия в текучей массе). Для определения объема текучей массы сначала в пресс-форму диаметром 36 мм заливали 23 см3 воды с 3% поливинилового спирта (для улучшения смачивания парафина), затем засыпали сверху 37,9 г сферических гранул. Сверху вводили штамп с полостью в форме конуса. Вершина конуса являлась отверстием диаметром 0,5 мм. Через это отверстие выдавливалась излишняя вода с 3% поливинилового спирта, которую удаляли с помощью шприца. Оставшийся в заготовке объем воды, заполняющий все поры, составил 18,9 см3. Далее брали 19,9 см3 текучей керамической массы, чтобы обеспечить разделение сферических гранул и отсутствие контактов между ними, и осторожно смешивали вручную с 37,9 г парафиновых сферических гранул. Полученную смесь помещали в пресс-форму и с использованием давления 3 МПа прессовали заготовку.Example 1. To obtain a polymer (paraffin) matrix used spherical granules with a size of 1.5 mm from paraffin. An α-alumina powder with an average particle size of 2-4 μm was mixed with a solution of polyvinyl alcohol (5 wt.%) In water using a ball mill to obtain a flowing mass (48 vol.% Alumina powder in flowing mass). To determine the volume of fluid mass, first 23 cm 3 of water with 3% polyvinyl alcohol was poured into a mold with a diameter of 36 mm (to improve the wetting of paraffin), then 37.9 g of spherical granules were poured on top. A stamp with a cone-shaped cavity was introduced from above. The top of the cone was a hole with a diameter of 0.5 mm. Excess water was squeezed through this hole with 3% polyvinyl alcohol, which was removed using a syringe. The volume of water remaining in the preform filling all the pores was 18.9 cm 3 . Next, 19.9 cm 3 of flowing ceramic mass was taken to ensure separation of the spherical granules and the absence of contacts between them, and carefully mixed manually with 37.9 g of paraffin spherical granules. The resulting mixture was placed in a mold and a preform was pressed using a pressure of 3 MPa.
Для упрочнения керамической массы заготовку осторожно сушили при 40°С в течение 1 суток, не допуская деформации матрицы. После упрочнения текучей массы полученный материал имел проницаемые поры. После упрочнения массы образец помещали на сетку, помещенную над фарфоровой чашкой, нагревали до 80°С в сушильном шкафу и вытапливали парафин, который удалялся через проницаемые поры материала из отвержденной текучей массы, стекал в чашку и использовался повторно. Образец помещали в печь с нагревателями из хромита лантана и обжигали на воздухе. Максимальная температура обжига 1700°С, время выдержки 2 ч. После спекания образец имел поры размером около 1,3 мм (за счет усадки керамики при спекании), причем по данным изучения шлифов контакты между сферическими порами преимущественно отсутствовали, общая пористость - 70%, прочность на сжатие составила 9,1 МПа.To strengthen the ceramic mass, the preform was carefully dried at 40 ° C for 1 day, avoiding the deformation of the matrix. After hardening the fluid mass, the resulting material had permeable pores. After hardening the mass, the sample was placed on a grid placed over a porcelain cup, heated to 80 ° C in an oven and paraffin was melted, which was removed through the permeable pores of the material from the cured fluid mass, drained into the cup and reused. The sample was placed in a furnace with lanthanum chromite heaters and burned in air. The maximum firing temperature was 1700 ° C, the exposure time was 2 hours. After sintering, the sample had pores of about 1.3 mm in size (due to shrinkage of ceramics during sintering), and according to the data on thin sections, contacts between the spherical pores were mostly absent, the total porosity was 70%, compressive strength was 9.1 MPa.
Пример 2. Образец изготавливали в соответствии с примером 1, но брали 23,9 см3 текучей керамической массы, чтобы обеспечить разделение сферических гранул и отсутствие контактов между ними. После спекания образец имел поры размером около 1,3 мм (за счет усадки керамики при спекании), причем по данным изучения шлифов контакты между сферическими порами преимущественно отсутствовали, общая пористость - 64%, прочность на сжатие составила 11,2 МПа.Example 2. A sample was made in accordance with example 1, but they took 23.9 cm 3 of flowing ceramic mass to ensure separation of spherical granules and the absence of contacts between them. After sintering, the sample had pores with a size of about 1.3 mm (due to shrinkage of ceramics during sintering), and according to the study of thin sections, contacts between the spherical pores were mostly absent, the total porosity was 64%, and the compressive strength was 11.2 MPa.
Пример 3. Для получения высокопористого материала использовали сферические гранулы размером 1 мм из аммиачной селитры. Из смеси порошка термостойкого химического стекла (средний размер частиц около 2-5 мкм) и раствора резинового клея (4 мас.%) в бензине (технологическая связка) получали текучую массу (54 об.% порошка стекла). Для определения объема текучей массы сначала в пресс-форму сечением 20×30 мм заливали 14 см3 керосина, затем засыпали сверху 32,8 г сферических гранул. Аналогично примеру 1 определяли оставшийся в заготовке объем керосина, который составил 10,8 см3. Далее брали 12 см3 текучей массы и осторожно смешивали вручную с 32,8 г сферических гранул из мочевины. Полученную смесь помещали в пресс-форму и с использованием вибрации без приложения дополнительного давления, кроме веса верхнего штампа, формовали заготовку.Example 3. To obtain highly porous material used spherical granules 1 mm in size from ammonium nitrate. From a mixture of heat-resistant chemical glass powder (average particle size of about 2-5 μm) and a solution of rubber glue (4 wt.%) In gasoline (technological bond), a flowing mass (54 vol.% Of glass powder) was obtained. To determine the volume of fluid mass, first 14 cm 3 of kerosene was poured into the mold with a cross section of 20 × 30 mm, then 32.8 g of spherical granules were poured on top. Analogously to example 1, the volume of kerosene remaining in the preform was determined, which amounted to 10.8 cm 3 . Next, 12 cm 3 of fluid mass was taken and carefully mixed manually with 32.8 g of spherical granules from urea. The resulting mixture was placed in the mold and, using vibration without the application of additional pressure, in addition to the weight of the upper die, the preform was formed.
Для упрочнения керамической массы заготовку сушили при комнатной температуре в течение суток. После упрочнения текучей массы полученный материал имел проницаемые поры. Образец помещали в воду с температурой 50°С для растворения аммиачной селитры и ее удаления через проницаемые поры материала из отвержденной текучей массы. Заготовки помещали в печь с нагревателями из хромита лантана и обжигали на воздухе. Максимальная температура обжига 850°С, время выдержки 2 ч. После спекания образец имел поры размером около 0,9 мм (за счет усадки керамики при спекании), причем по данным изучения шлифов контакты между сферическими порами преимущественно отсутствовали, общая пористость - 71%, прочность на сжатие составила 7,3 МПа.To harden the ceramic mass, the preform was dried at room temperature for a day. After hardening the fluid mass, the resulting material had permeable pores. The sample was placed in water at a temperature of 50 ° C to dissolve ammonium nitrate and remove it through the permeable pores of the material from the cured fluid. The billets were placed in a furnace with lanthanum chromite heaters and burned in air. The maximum firing temperature was 850 ° C, the exposure time was 2 hours. After sintering, the sample had pores of about 0.9 mm in size (due to shrinkage of ceramics during sintering), and according to the data on thin sections, contacts between the spherical pores were mostly absent, the total porosity was 71%, compressive strength was 7.3 MPa.
Пример 4. Для получения матрицы использовали сферические гранулы из (NН4)2СО3·2Н2O со средним размером 1,8 мм. Из порошка вольфрама (средний размер частиц около 1-2 мкм) раствора резинового клея (4 мас.%) в бензине (технологическая связка) получали текучую массу (53 об.% порошка вольфрама). Для определения объема текучей массы сначала в пресс-форму диаметром 36 мм засыпали 83,8 г сферических гранул и при вибрации и давлении 10 МПа прессовали заготовку высотой 60 мм, используя пуансон с полостью в виде конуса. Затем снизу через отверстие заполняли поры заготовки керосином и аналогично примеру 1 определяли объем, необходимый для заполнения всех пор в заготовке. Объем керосина составил 6,1 см3. Далее 6,1 см3 приготовленной текучей массы осторожно вручную смешивали с 83,8 г сферических гранул, помещали смесь в пресс-форму и при вибрации без приложения дополнительного давления, кроме веса верхнего штампа, формовали заготовку высотой 60 мм. Для упрочнения порошковую массу сушили при комнатной температуре в течение суток. После упрочнения массы заполненный ею образец помещали в трубчатую печь, нагревали до 70°С с пропусканием воздуха для сублимирования (NН4)2СО3•2Н2O. Сублимирующиеся и увлекаемые воздухом компоненты собирали в холодильнике на выходе из печи в виде (NН4)2СО3•2Н2O и использовали повторно. Для предотвращения окисления порошка вольфрама временную технологическую связку удаляли во влажном фурмер-газе (смесь азота и водорода). Окончательный обжиг проводили в вакуумной печи при температуре 1750°С, время выдержки 2 ч. После спекания образец имел высокопроницаемые поры размером около 1,6 мм (за счет усадки при спекании), открытая пористость - 91%, прочность образцов на сжатие составляла 1,4 МПа.Example 4. To obtain the matrix used spherical granules from (NH 4 ) 2 CO 3 · 2H 2 O with an average size of 1.8 mm From a tungsten powder (average particle size of about 1-2 μm) a solution of rubber glue (4 wt.%) In gasoline (technological bond) received a flowing mass (53 vol.% Tungsten powder). To determine the volume of fluid mass, first, 83.8 g of spherical granules were poured into a mold with a diameter of 36 mm and, with vibration and a pressure of 10 MPa, a blank of 60 mm in height was pressed using a punch with a cavity in the form of a cone. Then, from below, through the hole, the pores of the preform were filled with kerosene and, analogously to Example 1, the volume necessary to fill all the pores in the preform was determined. The volume of kerosene was 6.1 cm 3 . Then 6.1 cm 3 of the prepared fluid mass was carefully manually mixed with 83.8 g of spherical granules, the mixture was placed in the mold and, under vibration without applying additional pressure, in addition to the weight of the upper die, a blank of 60 mm height was formed. For hardening, the powder mass was dried at room temperature for a day. After hardening the mass, the sample filled with it was placed in a tube furnace, heated to 70 ° C with air passing for sublimation of (NH 4 ) 2 CO 3 • 2H 2 O. Sublimated and entrained air components were collected in the refrigerator at the outlet of the furnace in the form of (NH 4 ) 2 CO 3 • 2H 2 O and reused. To prevent the oxidation of tungsten powder, the temporary process binder was removed in wet Furmer gas (a mixture of nitrogen and hydrogen). The final firing was carried out in a vacuum furnace at a temperature of 1750 ° C, the exposure time was 2 hours. After sintering, the sample had highly permeable pores about 1.6 mm in size (due to shrinkage during sintering), open porosity - 91%, compressive strength of the samples was 1, 4 MPa.
Пример 5. Для получения высокопористого материала использовали сферические гранулы размером 1,2 мм из мочевины. Текучая масса была изготовлена из смеси, состоящей из гидроксиапатита с размером частиц 1-2 мкм и 15 мас.% химически стойкого стекла со средним размером частиц 1-4 мкм и парафина. Объемное содержание твердой фазы в расплаве парафина (парафиновый шликер) - 50%.Example 5. To obtain highly porous material used spherical granules with a size of 1.2 mm from urea. The flowing mass was made of a mixture consisting of hydroxyapatite with a particle size of 1-2 microns and 15 wt.% Chemically resistant glass with an average particle size of 1-4 microns and paraffin. The volumetric content of the solid phase in the paraffin melt (paraffin slip) is 50%.
Для приготовления образцов использовали пресс-форму сечением 20×30 мм, в которую засыпали сверху 42,3 г сферических гранул и при вибрации и давлении 5 МПа прессовали заготовку высотой 60 мм. Аналогично примеру 3, но с использованием глицерина, определяли его оставшийся в заготовке объем, который составил 3,96 см3. Далее брали 3,96 см3 текучей массы (парафиновый шликер) и осторожно смешивали вручную с 42,3 г сферических гранул из мочевины при температуре 70°С. Полученную смесь помещали в нагретую до 75°С пресс-форму, а сверху вставляли верхний штамп с 8 отверстиями по 0,9 мм. Далее с использованием давления 10 МПа и вибрации прессовали заготовку высотой 60 мм.To prepare the samples, a mold with a cross section of 20 × 30 mm was used, into which 42.3 g of spherical granules were poured from above and, with vibration and a pressure of 5 MPa, a workpiece 60 mm high was pressed. Analogously to example 3, but using glycerol, its remaining volume in the preform was determined, which amounted to 3.96 cm 3 . Then, 3.96 cm 3 of fluid mass (paraffin slip) was taken and carefully mixed manually with 42.3 g of spherical granules from urea at a temperature of 70 ° C. The resulting mixture was placed in a mold heated to 75 ° C, and an upper die with 8 holes of 0.9 mm was inserted from above. Then, using a pressure of 10 MPa and vibration, a workpiece 60 mm high was pressed.
Излишки текучей массы заполняли отверстия в верхнем штампе. Текучую массу упрочняли при отверждении парафина. Гранулы из мочевины удаляли растворением в воде при 30°С. Полученный образец обжигали в воздушной среде при температуре 1150°С в течение 1 ч. После обжига образец имел высокопроницаемые поры размером 1,1 мм (за счет усадки при обжиге), пористость 88%, а прочность на сжатие составила 0,4 МПа.Excess fluid mass filled holes in the upper die. The fluid mass was hardened by curing paraffin. Granules from urea were removed by dissolution in water at 30 ° C. The obtained sample was calcined in air at a temperature of 1150 ° C for 1 h. After firing, the sample had highly permeable pores 1.1 mm in size (due to shrinkage during firing), porosity of 88%, and compressive strength of 0.4 MPa.
Пример 6. Для получения высокопористого материала использовали сферические гранулы изо льда со средним размером 1,3 мм. Из смеси порошка муллита (средний размер частиц около 1-2 мкм) и раствора полиуретанового клея (3 мас.%) в бензине (технологическая связка) получали текучую массу (52 об.% порошка муллита), которую охлаждали до -1°С. Аналогично примеру 3 из ледяных гранул в охлаждаемом боксе формовали на пресс-форме диаметром 36 мм заготовку высотой 60 мм и определяли с использованием керосина объем текучей массы. Объем керосина составил 6,1 м3. Далее 6,1 см3 приготовленной текучей массы осторожно вручную смешивали с 61,04 г сферических гранул, помещали смесь в охлажденную до 3°С пресс-форму и при вибрации и давлении 5 МПа прессовали заготовку высотой 60 мм. Для упрочнения текучей массы за счет улетучивания бензина ее выдерживали в течение 3 суток при -3°С. После упрочнения массы образец извлекали из морозильника, помещали в засыпку из порошка корунда и нагревали до 15°С. После удаления воды заготовку сушили при 90°С. Образец помещали в печь с нагревателями из хромита лантана и обжигали на воздухе. Максимальная температура обжига 1750°С, время выдержки 2 ч. После спекания образец имел высокопроницаемые поры размером около 1,2 мм (за счет усадки керамики при спекании), открытая пористость - 91%, прочность на сжатие составляла 0,3 МПа.Example 6. To obtain highly porous material used spherical granules of ice with an average size of 1.3 mm A fluid mass (52 vol.% Mullite powder) was obtained from a mixture of mullite powder (average particle size of about 1-2 μm) and a solution of polyurethane adhesive (3 wt.%) In gasoline (technological binder), which was cooled to -1 ° C. Analogously to example 3, from an ice granule in a refrigerated box, a blank of 60 mm high was formed on a mold with a diameter of 36 mm and the volume of fluid mass was determined using kerosene. The volume of kerosene was 6.1 m 3 . Then 6.1 cm 3 of the prepared fluid was carefully manually mixed with 61.04 g of spherical granules, the mixture was placed in a mold cooled to 3 ° C, and a workpiece of 60 mm height was pressed under vibration and a pressure of 5 MPa. To strengthen the fluid mass due to the volatilization of gasoline, it was kept for 3 days at -3 ° C. After hardening the mass, the sample was removed from the freezer, placed in a bed of corundum powder and heated to 15 ° C. After removing water, the preform was dried at 90 ° C. The sample was placed in a furnace with lanthanum chromite heaters and burned in air. The maximum firing temperature was 1750 ° С, the exposure time was 2 h. After sintering, the sample had highly permeable pores of about 1.2 mm in size (due to shrinkage of ceramics during sintering), open porosity - 91%, compressive strength was 0.3 MPa.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008151496/02A RU2408741C2 (en) | 2008-12-25 | 2008-12-25 | Procedure for production of high porous material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008151496/02A RU2408741C2 (en) | 2008-12-25 | 2008-12-25 | Procedure for production of high porous material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008151496A RU2008151496A (en) | 2010-06-27 |
RU2408741C2 true RU2408741C2 (en) | 2011-01-10 |
Family
ID=42683346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008151496/02A RU2408741C2 (en) | 2008-12-25 | 2008-12-25 | Procedure for production of high porous material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2408741C2 (en) |
-
2008
- 2008-12-25 RU RU2008151496/02A patent/RU2408741C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008151496A (en) | 2010-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tallon et al. | Recent trends in shape forming from colloidal processing: A review | |
Mao et al. | Gelcasting of alumina foams consolidated by epoxy resin | |
CN103769238B (en) | Preparation method of porous material and catalyst | |
KR100951789B1 (en) | Method for manufacturing huge pore of porous body by freeze casting and Porous body manufactured thereby | |
US6403023B1 (en) | Method for making porous metals | |
US9828481B2 (en) | Method of manufacturing porous ceramic body and composition for porous ceramic body | |
EP1063005B1 (en) | Ceramic membrane | |
KR101311273B1 (en) | Method for producing porous tubular scaffolds and porous tubular scaffolds manufactured thereby | |
CN102976758B (en) | Preparation method of macroporous interconnection SiC ceramics | |
US10781350B2 (en) | Method for producing a latent heat accumulator and latent heat accumulator | |
RU2408741C2 (en) | Procedure for production of high porous material | |
PT85504B (en) | PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF POROUS SILICON NITRIDE MOLDS FOR PRESSURE LEAKAGE | |
CN109987936A (en) | A kind of preparation method of high intensity gradient porous ceramics | |
US20060118984A1 (en) | Method for producing porous sintered bodies | |
CN105523773A (en) | Method for preparing micro-porous silicon nitride ceramic through gel casting | |
RU2353474C2 (en) | Method of high-porous material receiving | |
Nor et al. | The effect of polymeric template density and solid loading on the properties of ceramic foam | |
DE10324828B4 (en) | Process for the production of ceramic or powder-metallurgical shaped bodies | |
JP2008254427A (en) | Manufacturing method of component by pim or micro pim | |
RU2377335C1 (en) | Method to produce high-porosity polymer material | |
JPS62267402A (en) | Production of porous metallic body by activated sintering | |
Zych et al. | Kinetics of hardening and drying of ceramic moulds with the new generation binder–colloidal silica | |
JP2566886B2 (en) | Method for producing porous sintered body having continuous pores | |
ITMO20100145A1 (en) | PROCEDURE FOR THE MANUFACTURE OF SINTERIZED ARTICLES | |
JPH0126323B2 (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101226 |