HUT62834A - Method for producing ceramic tubes, hollow ceramic forms - Google Patents

Abstract

A találmány eljárás kerámia anyagú üreges testek izosztatikus,vagy gazosztatikus,vagy pneumatikus, vagy lökéshullámokkal történő készítésére présformában magra préseléssel, majd égetéssel, amely eljárást az jellemez, hogy a fém magra préselést a fém maganyagának folyáshatáránál magasabb 750-850 MPa nyomáson végzik és az égetést két szakaszban hajtják végre, olymódon, hogy az égetési hőmérséklet az első szakaszban a maganyag olvadáspontjának megfelelően 70-300 °C, a második szakaszban a kerámia anyag szinterelési hőmérsékletének megfelelően 800-2400 °C. Fém maganyagként tiszta fémet vagy ötvözetet alkalmaznak. A mag alakja forgástest, melynek átmérőjét (D) célszerűen az- üreges kerámia test falvastágságának (V) arányosan határozzák meg (V = 0,5-1,5D). I , Abda (b !The present invention relates to a process for making ceramic hollow bodies with isostatic or gazostatic or pneumatic or shock waves in a press mold by compression into a core, followed by combustion, wherein the metal core is pressed at a pressure of 750-850 MPa above the metal core of the metal and the combustion. carried out in two stages, such that the combustion temperature in the first stage according to the melting point of the core material is 70-300 ° C, in the second stage the sintering temperature of the ceramic material is 800-2400 ° C. A metal core material is pure metal or an alloy. The shape of the core is a rotational body whose diameter (D) is preferably determined in proportion to the wall thickness (V) of the hollow ceramic body (V = 0.5-1.5D). I, Abda (b!)

Description

Α találmány eljárás kerámia anyagokból csövek,vagy más-üreges idomok - izosztatikus, vagy gazosztatikus, vagy lökéshullámokRial végzett préseléssel történő előállítására.The present invention relates to a process for the production of ceramic materials by pressing tubes or other hollow sections - isostatic or gasostatic or shock wavesRial.

Cső alakú és egyszerű üreges kerámia idomok készítése jelenleg főleg magra öntéssel történik. A mag többféle anyagból készülhet.The production of tubular and simple hollow ceramic fittings is currently mainly done by casting on cores. The core can be made of several materials.

Leggyakoribb a szerves anyaggal kötött homokból készített forma és mag, ezt alkalmazza például a 4,089,502 számú amerikai (USA) találmány. Szívesen alkalmaznak könnyűiém-oxidokból készült magokat is, ilyen szerepel például a 4,102,689 sz. amerikai (USA) találmányban. E magok alkalmazásának hátránya az, hogy egyszer lehet őket használni és gondot okoz eltávolításuk a kész kerámia vagy épületkerámia termékből. Több eljárás is ismeretes e hátrányok kiküszöbölésére. A T/40913 szám alatt 1987.03.30-án közzétett magyar találmány habosított műanyagból készített magot javasol; ez a mag a hagyományos technológia szárítási vagy égetési művelete során gáz vagy folyadék alakban távozik, s igy elkerülhető egyrészt a mag kiütésével járó többlet-művelet, másrészt a kerámia formatestek sérülésének a lehetősége is csökken. A habosított műanyag kitünően megfelel bonyolult alakú üregek előállításánál is, viszont alkalmatlan a nyomással (és nem szuszpenzió öntésével) készített termékek esetében.The most common is the form and core of organic bonded sand, such as is disclosed in U.S. Patent No. 4,089,502. Seeds of light metal oxides, such as those disclosed in U.S. Patent No. 4,102,689, are also preferred. US (USA). The disadvantage of using these cores is that they can be used once and have trouble removing them from the finished ceramic or building ceramic product. There are several methods known to overcome these disadvantages. Hungarian Patent Publication No. T / 40913, issued March 30, 1987, proposes a core made of foamed plastic; this core is eliminated in the form of gas or liquid during the drying or firing operation of conventional technology, thereby avoiding the risk of kneading the core and reducing the risk of damage to the ceramic moldings. Foamed plastics are also well suited for the manufacture of complex shaped cavities, but are unsuitable for molded products (and not for slurry casting).

Az izosztatikus préselést jellemzően tömör kerámia testek előállítására használják. így a 2061177A számú, nagy-britanniai találmány szívós kerámia test előállítását írja le Al£0-j-Zr02 kerámiából, meleg izosztatikus préseléssel. A 213244A számú nagy-brittaniai találmány hordozó-felületre préselést közöl, hősokkálló bevonat készítését mutatja be. A 4,4 10,311 számú amerikai (USA) találmány pedig izosztatikusan préselt ZrOz kerámia test előállítására vonatkozik. Az Adv. Mater. Processes c. folyóirat 1985. évi 3. száma pedig részletes elemzést közöl a meleg • ·Isostatic pressing is typically used to make solid ceramic bodies. Thus, UK Patent No. 2061177A describes the production of a tough ceramic body from Al <RTI ID = 0.0> 0-j-ZrO2 </RTI> by hot isostatic pressing. British Patent No. 213244A discloses pressing on a substrate to produce a heat-resistant coating. U.S. Pat. No. 4,410,311 relates to the production of an isostatic pressed ceramic body ZrO2. Adv. Mater. Processes c. and the 3rd issue of the magazine 1985 provide a detailed analysis of gay • ·

-1 izosztatikus préselés jövőjéről (24-30. lap), ebben is a nagy tömörség elérését tűzve ki az izosztatikus préselés céljául. E módszerek tehát kellő tömörséget biztosítanak, viszont nem teszik lehetővé a tömörített testben az üregek kialakítását. Az izosztatikus préselési eljárások e hiányossága a módszer lényegéből fakad. A préselés során a nyomás egyenletesen éri az egész idomot; ha abban mag is van, akkor az is összenyomódik a rugalmasságának megfelelő mértékben. A külső nyomóerő megszűntekor azonban a magra nehezedő nyomás is megszűnik, a mag visszanyeri eredeti méretét és szétveti a rásajtolt idomot.-1 on the future of isostatic compression (pages 24-30), including the goal of achieving high compactness in isostatic compression. These methods thus provide sufficient compactness but do not allow the formation of cavities in the compacted body. This shortcoming of isostatic pressing is inherent in the method. During pressing, the pressure is evenly distributed throughout the mold; if there is a core in it, it will also be compressed to the degree of its flexibility. However, when the external compression force ceases, the pressure on the core is also eliminated, the core regains its original size and disassembles the molded part.

A ma szokásos, izosztatikus préselési eljárásokat a kerámia-iparban tehát tipikusan jól szinterelhető kerámia porokra: A^Oj és ΖΓΟ2 - alapanyagokra alkalmazzák, tömör idomok előállítására. A magra sajtolás módszere pedig elsősorban extrudált és öntött, főleg beton vagy cement alapú termékekre vonatkozik.Thus, the standard isostatic pressing methods used today in the ceramic industry are typically applied to ceramic powders which are well-sintered: A ^Oj and ΖΓΟ2 -, for the production of solid sections. The core extrusion method, in particular, concerns extruded and cast products, mainly based on concrete or cement.

A jelen találmány célja olyan préselési eljárás szolgáltatása rosszul szinterelhető kerámia porokból és cső alakú vagy egyéb üreges, tehát magra sajtolt termékek előállítására, melynek különös jelentősége van a magas hőmérsékletű szupravezető kerámia alapanyagok feldolgozhatósága terén. E kerámiák előállítási eljárására közzétett szabadalmak még nem ismeretesek. A gyakorlatban az általános bevált kerámiaipari módszerek alkalmazása terjedt el.It is an object of the present invention to provide a pressing process for the production of poorly sintered ceramic powders and tubular or other hollow, i.e. core pressed products, which is of particular importance in the processing of high temperature superconducting ceramic materials. The patents published for the process of making these ceramics are not yet known. In practice, the use of common proven methods in the ceramic industry is widespread.

A találmány szerinti eljárás azon a felismerésen alapul, hogy ha kerámia anyagú üreges idomok készítéséhez olyan anyagból készített magot használunk, melynek folyáshatára a préselésnél alkalmazott nyomás értékénél kisebb, s olvadáspontja alacsonyabb a kerámia-rendszer kialakulásakor lejátszódó kémiai és/vagy fizikai folyamatok végbemeneteléhez szükséges hő-The process of the present invention is based on the discovery that, when making ceramic hollow sections, a core made of a material having a yield point lower than the pressure used in the pressing and having a melting point lower than the thermal and chemical processes required to form the ceramic system.

• · · · ·· · · · · • ·♦· ··· ·9 • · · · · · • ·*···« « * « _t • ·· · · · · · · · · · · · · • · 9 ♦ • • · · · · · · · · · * «« * _«t

- 4 mérsékletnél, akkor a nagyfokú tömörítés mellett üreges kialakítás is lehetséges. Az üreg képzéséhez felhasznált fém maganyag visszajáratható és újra felhasználható, valamint olyan u.n. önzáró keresztmetszetű üreg is kialakítható, amelyre egyéb eljárással nincfe mód, mivel a mag utólagos eltávolítására nincs lehetőség.- At 4 temperatures, in addition to the high degree of compaction, a hollow design is also possible. The metal core material used to form the cavity can be recycled and reused, and so on. a self-sealing cavity may also be provided, which is otherwise not possible, since no subsequent removal of the core is possible.

A találmány tárgya eljárás kerámia anyagú üreges testek izosztatikus, vagy gazosztatikus, vagy pneumatikus,vagy lökéshullámokkal történő készítésére présformában, fém magra préseléssel, melynek során a présformában a fém magra préselést a fém mag anyagának folyáshatáránál magasabb 750-850 MPa nyomáson végezzük, majd az égetést két szakaszban hajtjuk végre (olymódon, hogy az első szakaszban az égetési hőmérséklet a maganyag olvadáspontjával azonos 70-300°C, a második szakaszban pedig a kerámia anyag szinterelési hőmérsékletének felel meg, azaz 800-2400°C.The present invention relates to a process for the production of ceramic hollow bodies by isostatic or gasostatic or pneumatic or shock waves in a die-casting process, wherein the die is pressed at a pressure of 750-850 MPa higher than the yield point of the metal core. is performed in two stages (such that in the first stage the firing temperature corresponds to the melting point of the core material at 70-300 ° C and in the second stage it corresponds to the sintering temperature of the ceramic material, i.e. 800-2400 ° C.

A találmány értelmében célszerűen úgy járunk el, hogy fém maganyagként 70-300°C olvadáspontu fémet, vagy ötvözetet alkalmazunk. A fém mag alakja forgőtest előnyösen henger vagy csonkakúp. Eljárásunk során célszerűen úgy járunk el, hogy a fém mag átmérőjének (D) és az üreges test falvastagságának (V) aránya V = 0,5 - 1,5 DAccording to the invention, it is expedient to use a metal or an alloy having a melting point of 70-300 ° C as the metal core material. The rotary body of the metal core is preferably cylindrical or truncated. In the process, the ratio of the diameter of the metal core (D) to the wall thickness (V) of the hollow body is preferably V = 0.5 - 1.5 D

A találmány szerinti eljárás főbb előnyei a következők:The main advantages of the process according to the invention are as follows:

- alkalmazásával lehetővé válik kerámia csövek és egyéb üreges idomok izosztatikus, vagy gazosztatikus, vagy pneumatikus,vagy lökéshullámokkal történő préselése- enables ceramic tubes and other hollow sections to be pressed with isostatic or gasostatic or pneumatic or shock wave

- alkalmas szupravezető kerámia anyagok formázására- suitable for molding superconducting ceramic materials

- megoldást ad, olyan pl. önzáró üregek kialakításá- ra, melyre más módszer nem ismeretes- provides a solution such as forming self-sealing cavities for which no other method is known

- a mag anyag visszanyerhető és újra felhasználható.- the core material is recoverable and reusable.

···· · »····· · »·

A találmányt kiviteli példák kapcsán ismertetjük részletesen .The invention will be described in detail with reference to embodiments.

1. PéldaExample 1

Ismert összetételű (YBa2Cu-jO^_^) szupravezető kerámia port az izosztatikus préselésnél szokásos gumiformába töltünk. A forma átmérője 25 mm, magassága 70 mm. Előzőleg a formában 15 mm átmérőjű, 70 mm magasságú Wood-fém magot helyezünk. A Wood-fém tipikus összetétele: Bi 50 %, Pb 25 %, Sn 12,5 %, Cd 12,5 %. Olvadáspontja 72 °C, folyáshatára kisebb, mint 800 MPa. A továbbiakban az izosztatikus préselésnél megszokott módon eljárva a gumiformát lezárjuk és a préselést ismert módon, 800 MPa nyomáson elvégezzük. Az ekképpen nyert test átmérője 22-23 mm, magassága 70 mm. Belsejében mintegy 13 mm átmérőjű fémmag található. A továbbiakban az égetést két lépésben végezzük. Az első lépésben 100 °C-ig tütjük fel a préstestet. Ekkor a Wood-fém megolvad, és kifolyik az üregből. A kifolyt fémet felfogjuk és újabb magok készítéséhez félretesszük. Ezt követően ismert módon elvégezzük a préstest szinterelését. A kapott cső alakú idom hossza 68 mm, külső átmérője 22 mm, belső átmérője 12 mm.A superconducting ceramic powder of known composition (YBa2Cu-10) is filled into a rubber mold conventional for isostatic pressing. The form has a diameter of 25 mm and a height of 70 mm. Previously, a Wood metal core having a diameter of 15 mm and a height of 70 mm was placed in the mold. Typical composition of Wood metal is Bi 50%, Pb 25%, Sn 12.5%, Cd 12.5%. It has a melting point of 72 ° C and a yield point of less than 800 MPa. Hereinafter, the rubber mold is sealed and pressed at 800 MPa in a manner known per se for isostatic pressing. The body thus obtained has a diameter of 22-23 mm and a height of 70 mm. Inside is a metal core about 13 mm in diameter. In the following, the firing is carried out in two steps. In the first step, the press body is inflated to 100 ° C. Then the Wood metal melts and flows out of the cavity. The spilled metal is collected and set aside to make new seeds. Subsequently, sintering of the press body is carried out in a known manner. The resulting tubular section has a length of 68 mm, an outer diameter of 22 mm, and an inner diameter of 12 mm.

2. PéldaExample 2

Ismer-t összetételű (YBa2Cu^0g_y) szupravezető kerámia port az izosztatikus préselésnél szokásos gumiformába töltünk. A for ma átmérője 25 mm, magassága 70 mm. Előzőleg a formába 15 mm át mérőjű, 70 mm magasságú alacsony olvadáspontu fém magot helyezünk. A fém-mag tipikus összetétele: Bi 60 %, Cd 40 %. Olvadáspontja 144 °C, folyáshatára kisebb, mint 800 MPa. A továbbiakban az izo sztatikus préselésnél megszokott módon eljárva a gumi formát lezárjuk és a préselést ismert módon, 800 MPa nyomáson elvégezzük. Az eképpen nyert test átmérője 22-23 mm, magassága 70 mm. Belse jében mintegy 13 mm átmérőjű fémmag található. A továbbiakban az * · • · · · · · « ··· ·«···« 4·A superconducting ceramic powder of known composition (YBa2Cu ^ 0g_y) is filled into a rubber mold customary for isostatic pressing. The for today has a diameter of 25 mm and a height of 70 mm. Previously, a low-melting metal core having a height of 15 mm and a height of 70 mm was inserted into the mold. Typical composition of the metal core is Bi 60%, Cd 40%. 144 ° C, melting point less than 800 MPa. Hereinafter, the rubber mold is sealed and pressed at 800 MPa in a manner known per se for isostatic pressing. The resulting body has a diameter of 22-23 mm and a height of 70 mm. Inside, there is a metal core about 13 mm in diameter. Hereinafter referred to as * · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

- 6 égetést két lépésben végezzük. Az első lépésben 140 °C-ig fütjük fel a préstestet. Ekkor a fém mag megolvad, és kifolyik az üregből. A kifolyt fémet felfogjuk és újabb magok készítéséhez félretesszük. Ezt követően ismert módon végezzük a préstest szinterelését. A kapott cső alakú idom hossza 68 mm, külső átmérője 22 mm, belső átmérője 12 mm.- 6 firings are done in two steps. In the first step, the press body is heated to 140 ° C. The metal core melts and flows out of the cavity. The spilled metal is collected and set aside to make new seeds. Subsequently, sintering of the press body is carried out in a known manner. The resulting tubular section has a length of 68 mm, an outer diameter of 22 mm, and an inner diameter of 12 mm.

3. PéldaExample 3

Ismert összetételű (YE^Cu^O^·?) szupravezető kerámia port az izosztatikus préselésnél szokásos gumiformába töltünk. A forma átmérője 25 mm, magassága 70 mm. Előzőleg a formába 15 mm átl. átmérőjű, 35 mm mgasságu, lefelé szélesedő csonka kúp alakú, alacsony olvadáspontu fémből készült magot helyezünk. (Ilyen alakú üreget a hagyományos módszerekkel és egyszerű magra préseléssel nem lehet kialakítani, mert a mag eltávolítása lehetetlen lenne.) A fém mag tipikus összetétele: Bi 35,25 %, Pb 46 %, Sn 16,7 %. Olvadáspontja 110°C, folyáshatára kisebb, mint 800 MPa. A továbbiakban az izosztatikus présnél megszokott módon eljárva a gumiformát lezárjuk és a préselést ismert módon 800 MPa nyomáson elvégezzük. Az ekképpen nyert test átmérője 22-23 mm, magassága 70 mm. Egyik végén mintegy 2 mm átmérőjű fémmag látható. A továbbiakban az égetést két lépésben végezzük. Az első lépésben 120 °C-ig füt- , jük fel a préstestet. Ekkor a fém mag megolvad, és kifolyik az üregből. A kifolyt'fémet felfogjuk és újabb magok készítéséhez félretesszük. Ezt követően ismert módon elvégezzük a préstest szinterelését. A kapott idom hossza 68 mm, külső átmérője 22 mm a belsejében pedig egy 12 mm alapkör-átmérőjű, 30 mm magasságú kúp alakú üreg van.A superconducting ceramic powder of known composition (YE ^ Cu ^ O ^ ·?) Is filled into a rubber mold conventional for isostatic pressing. The form has a diameter of 25 mm and a height of 70 mm. Previously, the mold was 15 mm avg. 35 mm high, downwardly expanding truncated cone-shaped, low melting metal core. (A cavity of this shape cannot be formed by conventional methods and simply pressed onto the core, since removal of the core would be impossible.) Typical composition of the metal core is Bi 35.25%, Pb 46%, Sn 16.7%. It has a melting point of 110 ° C and a yield point of less than 800 MPa. Hereinafter, the rubber mold is sealed and pressed at 800 MPa in a conventional manner using an isostatic press. The body thus obtained has a diameter of 22-23 mm and a height of 70 mm. At one end, a metal core about 2 mm in diameter is visible. In the following, the firing is carried out in two steps. In the first step, heat the press body to 120 ° C. The metal core melts and flows out of the cavity. Spill the spilled metal and set it aside to make new seeds. Subsequently, sintering of the press body is carried out in a known manner. The resulting shape has a length of 68 mm and an outer diameter of 22 mm and a cone-shaped cavity with a base diameter of 12 mm and a height of 30 mm.

4. PéldaExample 4

Ismert összetételű A^O^ bázisú kerámiaport (Α^Ο^+Ο,Ι0,6 % MgO vagy A^O-j + 1-8 % Zr0₂) az izosztatikus préselés• ·A ^ O ^ based ceramic powder of known composition (Α ^ Ο ^ + Ο, Ι0.6% MgO or A ^ Oj + 1-8% Zr0 ₂ ) is isostatic pressing • ·

Ί- \ nél szokásos gumiformába töltünk. A forma átmérője, magassága tetszőleges. Előzőleg a formába a gumiforma átmérőjénél min.Ί- \ n stuffed into a standard rubber mold. The shape has a diameter and height of any size. Previously, the mold should be min.

mm-el kisebb, azonos magasságú alacsony olvadáspontu ötvözetből készített fémanyagot helyezünk. Az alacsony olvadáspontu fémötvözet olvadáspontja kisebb 200 °C-nál folyáshatára kisebb, mint 800 MPa. A továbbiakban az izosztatikus préselésnél megszokott módon eljárva a gumiformát lezárjuk és a préselést min.A metal material made of an alloy of low melting point of the same height is smaller. The low melting metal alloy has a melting point less than 800 MPa at a temperature of less than 200 ° C. In the following, the rubber mold is closed and the extrusion is carried out with a min.

800 MPa nyomáson elvégezzük.800 MPa.

A továbbiakban az égetést két lépésben végezzük. Az első lépésben a préstestet az alacsony olvadáspontu fém olvadáspontja fölé (pl. 10-20 °C magasabb hőmérsékletre) hevítjük, ekkor a fém mag megolvad és kifolyik az üregből,- a kifolyt fém újra felhasználható - majd elvégezzük a préstest szinterelését.In the following, the firing is carried out in two steps. In the first step, the press body is heated above the melting point of the low melting metal (e.g., at a temperature of 10-20 ° C), whereupon the metal core melts and flows out of the cavity, the spilled metal can be reused and sintered.

Claims (2)

1. Eljárás kerámia anyagú üreges testek izosztatikus vagy gazosztatikus,vagy penumatikus, vagy lökéshullámokkal történő készítésére présformában, fém magra préseléssel, majd égetéssel azzal jellemezve, hogy présformábanítfém magra préselést a fém mag anyagának folyáshatáránál magasabb 750-850 MPa nyomáson végezzük, majd az égetést két szakaszban hajtjuk végre olymódon, hogy az első szakaszban az égetési hőmérséklet a maganyag_; olvadáspontjával azonos: 70-300 °C, a második szakaszban pedig a kerámia anyag szinterelési hőmérsékletének felel meg, azaz 800-2400°C.CLAIMS 1. A process for producing isostatic or gasostatic or ceramic hollow bodies by means of a press mold, pressed onto a metal core and then fired, characterized in that the pressed metal core is pressed at a pressure of 750-850 MPa above the yield point of the metal core. performing in a stage such that the firing temperature in the first stage is the core material _; 70-300 ° C, and in the second stage the sintering temperature of the ceramic material is 800-2400 ° C. 2. Second Az 1. 1. igénypont szerinti According to claim 1 eljárás process azzal with j el le come down mez honey v e , v e, hogy that fém maganyagként 70- as metal core material 70- -300 °C olvadáspontu fémet Mp -300 ° C vagy obsession οίνο- οίνο- zetet section alkalmazunk. employed. 3. Third Az 1. 1. igénypont szerinti According to claim 1 eljárás process azzal with j e 1 1 e j e 1 1 e mez honey ν e , ν e, hogy that a fém mag alakja forgástest, the shape of the metal core is rotational, célszerűen preferably henger cylinder vagy obsession cson- cson- kakup kakup • • 4 . 4. Az 1. 1. igénypont szerinti According to claim 1 eljárás process azzal with j e 1 le j e 1 le mez honey v e , v e, hogy a fém mag átmérőjének (D) és az üreges test falvastagságának (V) aránya V = 0,5 - 1,5 D.that the ratio of metal core diameter (D) to hollow body wall thickness (V) is V = 0.5-1.5D.