Tworzywa z węglika krzemu są powszechnie stosowane m.in. w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym, w elektronice, astronomii, przemyśle materiałów ogniotrwałych, a także w energetyce. Wiele z tych zastosowań wymaga otrzymywania wyrobów o skomplikowanych kształtach, do wytworzenia których użyteczne są techniki formowania oparte na masach lejnych.
Ważne jest, żeby masa lejna będąca zawiesiną proszków ceramicznych i dodatków posiadała właściwości reologiczne pozwalające na uformowanie wyrobów o wysokim zagęszczeniu i wysokiej jednorodności mikrostruktury, co po spiekaniu przekłada się przede wszystkim na pożądane właściwości tworzyw. Na upłynnienie i stabilizację wodnych zawiesin, również z węglika krzemu, mają wpływ takie czynniki jak: wielkość, kształt i udział cząstek, pH, temperatura oraz obecność w układzie zanieczyszczeń np. środkami powierzchniowoczynnymi. Wytworzenie gęstych materiałów SiC wymaga stosowania dodatków aktywujących spiekanie. Najczęściej stosowanymi aktywatorami spiekania SiC są bor i węgiel.
| PEŁNA WERSJA ARTYKUŁU DO POBRANIA | ||
| mgr inż. Joanna Gnyla |
||
|
|
||
|
e-mail: jgnyla@agh.edu.pl |
| STRESZCZENIE |
| W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości zawiesin o 30% udziale objętościowym fazy stałej, którą stanowiły proszki: SiC, Al2O3 i Y2O3 w funkcji dodatku upłynniaczy, tj. TMAH i NaOH w ilości od 0,0 do 1,0% mas. w przeliczeniu na masę fazy stałej. Na podstawie wyznaczonych krzywych lepkości i szybkości sedymentacji stwierdzono, że optymalna ilość upłynniaczy wynosi 0,4–0,6% mas. Wówczas zawiesiny wykazują pH z zakresu 10–11, a wartość potencjału dzeta cząstek gwarantuje ich stabilizację. Uzyskane wyniki badań dały podstawy do zaproponowania elektrostatycznego mechanizmu stabilizacji zawiesin przez oba upłynniacze. Do zawiesin wprowadzono dodatki tlenkowe i spoiwo, a następnie uformowano z nich wyroby (tygle) techniką odlewania. Celem wprowadzenia dodatków tlenkowych było aktywowanie spiekania węglika krzemu. Aktywatorami spiekania była mieszanina tlenków glinu i itru w stosunku masowym 3:2 i w ilości 10% mas. Jako dodatek ułatwiający formowanie zastosowano spoiwo akrylowe w ilości 0,5, 2, 5 i 10% mas. w odniesieniu do masy proszku SiC. Wyroby spiekano w temperaturze 2050 i 2150°C. Wytworzono w ten sposób materiały SiC o wysokiej gęstości i jednorodnej mikrostrukturze. |
| SUMMARY Preparation and characterisation of aqueous suspensions of silicon carbide for use in the manufacturing of products by the slip casting method |
| The paper presents the results of investigations on the properties of suspensions with 30% volume fraction of solid phase which consisted of SiC, Al2O3 and Y2O3 powders as a function of dispersing agents i.e. TMAH and NaOH additive in the amount from 0.0 to 1.0 wt. % calculated on the basis of the solid phase mass. Based on the determined viscosity curves and sedimentationrate measurements, the optimum amount of dispersing agents was found to be 0.4–0.6 wt. %. The suspensions showed pH from the range 10–11 and the value of the zeta potential of particles guaranteed their stabilization. The obtained results gave rise to the proposal of an electrostatic mechanism of stabilization of the suspensions by both dispersing agents. Oxide additives and binders were added to the suspensions and then the products (crucibles) were formed using the slip casting technique. The purpose of introducing the oxide additives was to activate sintering of silicon carbide. The sintering activators were a mixture of aluminium and yttrium oxides in a mass ratio of 3:2 and in the amount of 10% by weight. Acrylic binder in the amount of 0,5, 2, 5 and 10 wt. % was used as an additive facilitating the formation of SiC powder. The products were sintered at 2050 and 2150 C. SiC materials of high density and homogeneous microstructure were produced in this way. |
| Zapraszamy do składania zamówień na prenumeratę i numery archiwalne |
Doktorantka na Wydziale Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Akademii Górniczo- Hutniczej w Krakowie, na kierunku Inżynieria Materiałowa. Swoją aktywność naukową koncentruje na zagadnieniach związanych z wodnymi zawiesinami SiC, które można stosować do formowania wyrobów technikami odlewania. Charakteryzuje zawiesiny pod kątem właściwości reologicznych i próbuje wyjaśnić mechanizm stabilizacji zawiesin, a także opracowuje technologię formowania i spiekania wyrobów SiC wykonanych z tych zawiesin.
Newsletter