Đang tải... (xem toàn văn)
dfdsfsfdsffdsfdsffs
Sản phẩm MgO có tính kiềm, tác dụng với hầu hết các oxyt axit. Độ bền với kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao của các sản phẩm đơn oxyt có thể xếp theo thứ tự giảm dần như sau: BeO>ZrO 2 >Al 2 O 3 >MgO. 1.4.2 Kỹ thuật sản xuất. a. Nguyên liệu Nguyên liệu chính dùng sản xuất bột MgO là Magiedit, dolomit, bruxit và một vài loại khác. Sản xuất bột MgO tinh khiết bằng phương pháp hòa tan nguyên liệu chứa MgO trong axit và đôi khi là nước và sau đó tách các loại hợp chất dung dịch ra bằng các phương pháp khác nhau. Sản phẩm cuối cùng khi tinh chế ở dạng hy đro xit hoặc cacbonat của magie và bằng cách gia công nhiệt chúng ta có thể được bột MgO b. Kỹ thuật sản xuất Sản xuất MgO kết khối có một vài đặc điểm - Bột MgO có khả năng hòa tan trong axit loãng ( nhiệt độ nung sơ bộ và độ mịn của MgO chỉ ảnh hưởng đến tốc độ hòa tan) do đó không nên nghiền MgO ở máy nghiền bi thép để tránh khử sắt mòn bằng axit; - MgO phản ứng với nước khi nghiền mịn để tạo thành Mg(OH) 2 mặc dù MgO đã nung sơ bộ ở nhiệt độ cao; - Hồ đúc rót MgO không thể đựng trong môi trường axit mà chỉ ổn định trong môi trường kiềm. Sau đây là 2 phương pháp sản xuất chủ yếu: Phương pháp ép bán khô Bột MgO tinh khiết được tạo thành viên ( thêm 1 ít MgCl 2 ) và nung ở 1750 o C. Sau đó đem nghiền viên và chuẩn bị phối liệu với thành phần hạt như sau: 20% MgO với cở hạt 60-200 µm đã nung cơ bộ ở 1750 o C , còn lại là MgO với cở hạt nhỏ với 6 µm đã nung ở 1000 o C. Để đảm bảo kết khối tái kết tinh tốt người ta sử dụng hàng loạt các biện pháp như nung sơ bộ Al 2 O 3. Phương pháp đổ rót Phối liệu MgO nấu chảy bằng điện nghiền MgO đã được nấu chảy bằng điện trong máy nghiền bi sứ đến độ mịn nhất định, sau đó chuẩn bị hồ trong rượu không chứa nước và đúc rót trong khuôn thạch cao. Sản phẩm sau khi tạo hình được nung ở 1800- 1850 o C và độ xốp sau khi nung khoảng 12%. Phối liệu MgO kỹ thuật 98% MgO: MgO nung sơ bộ ở 1300 o C , sau khi đó được nghiền trong máy bi rung. Lượng sắt mòn 0,1- 0,22% ( hàm lượng sắt nhỏ có tác dụng tốt đến kết khối). Phối liệu MgO hóa dẽo bằng parafin với hàm lượng 23 – 25% và một ít axit oleic để tăng độ linh động của phối liệu Các loạt ống mao quản và bao cặp pin nhiệt điện dùng cho máy ép lento. Sau khi cắt parafin, sản phẩm tiếp tục nung ở 1700 o C trong các loại lò khác nhau. Độ xốp sản phẩm 0 – 0.4%. Để cho xương kết khối tốt hơn người ta có thể thêm 1 số phụ gia như ZnO, B 2 O 3 , V 2 O 5 …. 1.4.3 Lĩnh vực sử dụng Chén nung MgO kết khối dùng để nấu chảy sắt, kẽm, thiếc, đồng. Chén nung MgO không tác dụng với các muối clorua và fluorua nóng chảy. Chén nung MgO nấu chảy được thepsn cacbon (1% C), thép dùng cho biến thế (4% Si) và thép crôm (13% Cr). Số lần sử dụng chén có thể được 30-50 lần. IX.2. SỨ RAĐIO Hiện nay vật liệu gốm đã được sử dụng rất rộng rãi trong kỹ thuật radio và vô tuyến điện tử và đã xuất hiện một ngành vật liệu mới – sứ radio hay còn gọi là sứ vô tuyến điện tử. Những nhiệm vụ cơ bản được đặt ra cho kỹ thuật sứ radio là: 1) Sản phẩm hoàn toàn đáp ứng được mọi yêu cầu kỹ thuật hiện đại trong điều kiện sản xuất hàng loạt; 2) Sản phẩm có những thông số chính xác và ổn định khi sử dụng lâu dài trong những điều kiện khắc nghiệt; 3) Đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kết hợp trình độ sản xuất tiên tiến. Các loại sứ rađio với chất lượng cao được sử dụng trong kỹ thuật cao tần, đặc biệt khi thiết bị cần các thông số ổn định cao, kích thước bé và làm việc ở điện thế cao. Một số loại sứ radio cơ bản được phân loại theo độ thẫm thấu điện môi trong bảng 9.1 Bảng 9.1. Bảng phân loại sứ radio Loại sứ Tính chất cơ bản Lĩnh vực sử dụng Sứ cao tần với độ thẩm thấu điện môi nhỏ hơn 9 ( sứ corindon, sứ xenzian, sứ steatit…) -ε nhỏ hơn 9 -Hệ số nhiệt độ của nhiệt dung TK ε ở 20-80 o C là (10-300)10 -6 độ -1 -Tổn thất điện môi tgδ là 4.10 -4 -Trị số ρ v lớn hơn 10 12 Ωcm. -Điện thế xuyên thủng lớn hơn 20 kV/mm Dùng cách điện trong thiết bị điện thường và chân không, làm tụ điện hạ thế, cao thế hoặc cao tần với điện dung nhỏ Sứ cao tần với độ thẩm thấu điện môi lớn hơn 12 ( sứ rutin, các loại titanit, zirconat…) -ε từ 12 – 400 -TK ở 20-80 o C trong khoảng từ +170.10 -6 đến -3000.10 -3 độ -1 -Tgδ = 314.10 -4 -ρ v lớn hơn 10 11 Ωcm -E lớn hơn 8 kV/mm Làm tụ điện tần số thấp làm tụ điện mạch cao tần, tụ ổn nhiệt tần số cao Sứ tần số thấp với độ thẩm thấu điện môi lớn hơn 900 ( dung dịch rắn của titanat 10 10-11 zirconat…) -ε từ 900-80000 -TKε về cơ bản không quy định -Tgδ = 200-400.10 -4 -ρ v lớn hơn 10 10-11 Ωcm -E lớn hơn 3kV/mm Làm tụ điện tần số thấp và làm các phần tử áp điện 2.1. Sứ cao tần với độ thẩm thấu điện môi nhỏ hơn 9 Sứ với độ thẩm thấu điện môi tương đối nhỏ hơn 9 thường dùng làm các linh kiện cách điện của thiết bị điện nên gọi là sứ thiết bị. Ngoài ra sứ còn dùng làm tụ điện cao tần hạ thế và cao tần có hệ số nhiệt độ của điện dung dương. Những yêu cầu cơ bản đối với sứ thiết bị là cần có chỉ số điện và cơ học cao, kỹ thuật sản xuất đơn giản. Bên cạnh còn có yêu cầu phối liệu có khoảng kết khối rộng ở nhiệt độ nung tương đối thấp để sản phẩm không bị biến dạng, đồng thời sản phẩm cần có độ co ổn định và nhỏ để có kích thước chính xác. 2.1.1. Sứ corinđon và caoalumin Sứ corindon và caolumin thường chứa Al 2 O 3 từ 75 đến 98%. So với các loại sứ khác loại sứ này có độ bền cơ học cao nhất, bền đối với sự va đập trực tiếp của ngọn lửa, có tổn thất điện môi nhỏ trong khoảng tần số và nhiệt độ rộng, có độ bền hóa cao. Do có các tính chất trên nên được rộng rãi: làm bugi, làm tụ điện… Kỹ thuật sản xuất gốm sứ corindon và caoalumin giống như trong phần sản xuất gốm đơn oxyt corindon. 2.1.2. Sứ mulit-corindon Sứ mulin-corindon sử dụng làm các linh kiện cách điện cỡ lớn với độ bền cơ học cao, thí dụ, sứ xuyên, sứ đỡ và các loại linh kiện khác. Phản ứng xảy ra khi nung sứ mulit-corindon: Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O + 2 Al 2 O 3 → 3 Al 2 O 3 .2SiO 2 + 2 H 2 O Cao lanh, đất sét Nhôm oxyt Nhiệt độ kết khối của sứ mulit-corindon khoảng 1650-1700 o C. Để hạ thấp nhiệt độ kết khối có thể dùng các chất khoáng hóa: BaCO 3 , CaCO 3 , SrCO 3 và thay một phần cao lanh bằng đất sét. Sản phẩm được tại hình bằng các phương pháp gốm thông thường được nung trong các lò công nghiệp khác nhau. Pha tinh thể trong sứ gồm có mulit và corindon ( kích thước 2-3µm). Cấu trúc tinh thể nhỏ, đồng nhất làm tăng độ bền cơ học và điện. Pha thủy tinh với độ nhớt cao nên khoảng nhiệt độ kết khối rộng. Độ bền của sứ mulit-corindon đơn khá cao. 2.1.3. Sứ xenzian Sứ xenzian có tính dẫn điện môi rất cao trong khoảng nhiệt độ rộng và có hệ số giãn nỡ nhỏ. Do tính chất điện tốt nên sứ được làm phụ tùng thiết bị điện, dùng làm tụ điện cao thế với công suất phản kháng lớn, được dùng làm khung cuộn cảm ứng. Nguyên liệu sản xuất sứ là cao lanh, đất sét và BaCO 3 . Tỷ lệ nguyên liệu để tổng hợp được chọn theo phản ứng: Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O + BaCO 3 → BaO. Al 2 O 3 .2SiO 2 + CO 2 + 2 H 2 O Xenzian Để hạ thấp độ co khi nung sản phẩm ( đến 40%) cần phải tổng hợp trước xenzian, rồi sau mới cho vào phối liệu. Chất lượng xenzian tổng hợp phụ thuộc vào lượng BaO tự do, lượng này không quá 2%. Chất trợ dung của phối liệu xenzian là asarit (2MgO.B 2 O 3 .H 2 O). Các chất Fe 2 O 3 , TiO 2 trong cao lanh vào đất sét cũng như lượng thừa Al 2 O 3 và SiO 2 nằm ngoài thành phần xenzian tổng hợp đều ảnh hưởng xấu đến tính chất điện môi, đặc biệt là tgδ. Tính chất sứ xenzian còn phụ thuộc rất nhiều vào dạng thù hình của xenzian trong xương. Tùy theo điều kiện tổng hợp, xenzian lục phương có hai dạng thù hình α và β. Giữa dạng α và β có sự biến đổi thuận nghịch ở 300 o C và thể tích thay đổi đột ngột. Kết quả là sắt có thể bị nứt vỡ khi nung hoặc ảnh hưởng đến tính chất điện môi. Xenzian một phương xiên không có biến đổi thù hình. Cho nên tốt nhất là tổng hợp trước xenzian và cho vào phối liệu ( với hàm lượng khoảng 60%) nằm ở dạng một phương xiên và sau đó tùy theo điều kiện nung trong toàn bộ xương sứ cũng chứa xenzian một phương xiên. Như đã biết khi tổng hợp xenzian ở nhiệt độ cao hơn 1350 o C bên cạnh thù hình lục phương dạng một phương xiên và trên 1400 o C hoàn toàn tạo xenzian một phương xiên. Có thể hạ thấp nhiệt độ tạo xenzian một phương xiên bằng cách thêm một số phụ gia như CaCO 3 , BeO, asarit, CaF 2 , hoặc một ít lượng xenzian phương xiên đã được tổng hợp trước. các hạt phụ gia là những mầm kết tinh và tạo điều kiện kết tinh hoàn toàn xenzian một phương xiên ở nhiệt độ khoảng 1250 o C. 2.1.4. Sứ steatit Pha tinh thể chủ yếu của sứ là magie metasilicat MgO.SiO 2 . Loại này có thể tồn tại ở một dạng thù hình : enstatit, clinienstatit và protoenstatit. Một đặc điểm quan trọng của sứ steatit là tự phá hủy khi bị lão hóa – đó là hiện tượng xuất hiện những chất phấn trắng trên bề mặt sản phẩm trong lúc bảo quản hoặc sử dụng, sau đó vết trắng phát triển sâu dần và cuối cúng sứ tả thành bột. Nguyên nhân của lão hóa là biến đổi thù hình kèm theo là biến đổi thể tích. Ở nhiệt độ trên 800 o C mạng tinh thể của talc-nguyên liệu chủ yếu cho sứ bắt đầu phá hủy và taok protoenstatit. Càng tăng nhiệt độ và thời gian nung hạt protoenstatit càng lớn. protoenstatit là dạng thù hình bền ở nhiệt độ cao, khi làm nguội ( thậm chí ở nhiệt độ bình thường) nó có thể chuyển sang dạng clinoenstatit bền ở nhiệt độ thấp hơn. Trường hợp bị cọ xát hoặc bảo quản lâu pronoenstatit đều có thể chuyển thành clinoenstatit. Tinh thể pronoenstatit càng lớn nguy cơ phân hủy càng nhiều. các tạp chất Li 2 O, CaF 2 , B 2 O 3 đều xúc tiến quá trình phân hủy: Tóm lại quá trình phân hủy sứ steatit phụ thuộc vào ba yếu tố sau: 1) Tăng kích thước hạt pronoenstatit càng làm tăng sự phân hủy; 2) Làm nguội sản phẩm nhanh càng làm tăng ứng suất nội, do đó dễ tạo các vết nứt. Sau này vết nứt có thể là nguyên nhân của hiện tượng phá hủy; Tăng cường pha thủy tinh trong sứ bằng cách thêm 2-15% BaCO 3 và 6-10% vật chất đất sét có thể ngăn chặn hiện tượng phân hủy. Nguyên nhân là di thủy tinh bọc quanh các hạt pronoenstatit và không cho nó chuyển thành clinoenstatit. Nguyên liệu chính dùng sản xuất sứ steatit là talc 3MgO.4SiO 2 .H 2 O. Talc có hai loại : talc hạt và talc vẩy. Talc hạt là loại nguyên liệu quý, dễ gia công cơ học và cho sản phẩm tính chất cơ học và điện môi tốt hơn talc vẩy. Phối liệu steatit có thành phần dao động như sau: Talc nguyên liệu 25-50% Talc nung sơ bộ 1250 o C 30-60% BaCO 3 4-15% Đất sét dẻo 6-10% . Sản phẩm MgO có tính kiềm, tác dụng với hầu hết các oxyt axit. Độ bền với kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao của các sản phẩm đơn oxyt có thể xếp. cách gia công nhiệt chúng ta có thể được bột MgO b. Kỹ thuật sản xuất Sản xuất MgO kết khối có một vài đặc điểm - Bột MgO có khả năng hòa tan trong axit