Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Аннотация Рассматривается образование высокодисперсных частиц SiO 2 («коллоидного компонента») в процессе приготовления шликера на основе кварцевого стекла. Выбран и опробован способ выделения «коллоидного компонента» из шликера на основе кварцевого стекла. Проведен анализ распределения частиц по размерам в «коллоидном компоненте», определена его микроструктура. Проведен анализ количественного содержания «коллоидного компонента» в различных партиях шликера на основе кварцевого стекла. Выдвинуто предположение о влиянии высокодисперсных частиц SiO 2 на процесс спекания керамического материала. Ключевые слова: кварцевая керамика, коллоидный компонент, диоксид кремния, шликер, спекание. RESEARCH OF "COLLOIDAL COMPONENT” FORMATION IN THE COURSE OF QUARTZ GLASS SLIP PREPARATION D. V. Kharitonov12,A. A. Anashkina12, M. S. Motornova12, N. A. Makarov1 1D. I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia 2Obninsk Research and Production Enterprise “Technologiya” Named after A. G. Romashin, Obninsk, Russia Abstract The article deals with formation of high-disperse particles of SiO 2 ("colloidal component") in the course of quartz glass slip preparation. The way of "colloidal component" separation from quartz glass slip has been chosen and tested. The analysis of particles distribution in "colloidal component" by the size was carried out, its microstructure was defined. The analysis of quantitative maintenance of "colloidal component" in various sets of quartz glass slip was carried out. The assumption of high-disperse particles of SiO 2 influence on the process of ceramic material sintering was made. Keywords: quartz ceramics, colloidal component, silicon dioxide, slip, sintering. Кварцевая керамика находит широкое применение в различных областях науки и техники, в частности, в оборонной промышленности для производства радиопрозрачных головных обтекателей для ракет [1].Одним из наиболее ответственных и длительных процессов при их изготовлении является обжиг керамических заготовок, на этапе которого происходит образование спекшегося каркаса из отдельных частиц тонкоизмельченного кварцевого стекла, и материал приобретает свои окончательные физико-механические свойства. Изучению процесса спекания кварцевой керамики уделялось, и в настоящее время уделяется, достаточно много внимания, что обусловлено необходимостью определения оптимального режима обжига изделий. Основной задачей при выборе режима обжига заготовок является получение после спекания изделия с определенными физико-механическими свойствами и значениями средней плотности (р). Существующая на данный момент методика выбора режима обжига заготовок из кварцевой керамики является неэффективной и основана на эмпирическом опыте, полученном при анализе параметров предыдущего обжига и свойств изделий, получаемых в данной конкретной печи. При этом дополнительно следует учитывать параметры шликера (pH, плотность р(шл), дисперсность, которая определяется по содержанию частиц размером более 63 мкм Q), из которого отформованы оболочки. Однако было выявлено, что ни один из этих отдельно взятых факторов не влияет на конечное значение плотности материала оболочек (рис. 1 ). Как следует из рис. 1, значения плотности оболочек из кварцевой керамики после обжига не зависят ни от одного из представленных параметров. В связи с этим возникло предположение, что на процесс спекания кварцевой керамики может оказывать влияние содержание в шликере мельчайщих частиц SiO 2 («коллоидного компонента»), являющихся активаторами спекания керамического материала [ 2 ]. Таким образом, актуальным является исследование образования в шликере на основе кварцевого стекла «коллоидного компонента». В первую очередь необходимо решить следующие задачи: выделить «коллоидный компонент» из шликера, оценить его дисперсный состав и структуру, разработать методику определения количественного содержания SiO 2 в шликере на основе кварцевого стекла. Полученные данные служат основой для анализа различных партий шликера, набора статистики и разработки новой методики выбора режима обжига оболочек из кварцевой керамики на основе анализа взаимосвязи содержания высокодисперсного SiO 2 в шликере и плотности обожженных заготовок. Установлено, что для отделения высокодисперсных частиц SiO 2 от остальной части твердой фазы в шликере на основе кварцевого стекла целесообразно использовать метод центрифугирования. В результате проведенного анализа распределения частиц по размерам в полученном золе (верхней жидкой фазе) после центрифугирования (рис. 2, табл. 1) выявлено, что максимальный размер частиц SiO 2 составляет 339 нм, что согласуется с описанием «коллоидного компонента», представленным в литературных источниках [3]. 775