CH354019A - Corps céramique réfractaire à base de zircone, d'alumine et de silice et procédé de fabrication de ce corps - Google Patents

Corps céramique réfractaire à base de zircone, d'alumine et de silice et procédé de fabrication de ce corps

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CH354019A
CH354019A CH354019DA CH354019A CH 354019 A CH354019 A CH 354019A CH 354019D A CH354019D A CH 354019DA CH 354019 A CH354019 A CH 354019A
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Roger Schlotzhauer Leon
Travis Wood Kenneth
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Corning Glass Works
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates

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Description


  Corps     céramique    réfractaire à base de zircone, d'alumine et de     silice     et procédé de fabrication de ce corps    L'invention     concerne    les     corps    céramiques ré  fractaires composés     essentiellement,        exprimé    comme  oxydes, de     zircone        (ZrO2)        d'alumine        (A403)    et de       silice        (SiO2),

      et     présentant    une     stabilité        thermique     élevée et une grande résistance à la corrosion.  



  Des     corps    réfractaires, contenant principalement  du     ZrO.,,        A12O3    et     Si02    peuvent être obtenus par  fusion des compositions. comprenant un minerai de  zirconium tel que la     zirkite        (zircone    impure) ou le  zircon     (ZrSiOl)    et un ou des     minerais,    contenant du       A1:

  ,03    et du     SiO.    tels que de l'argile, de la bauxite  ou de la     diaspore,    et du quartz.     Cependant    dans ces  corps, la     SiO..    forme une gangue vitreuse au     lieu    de  se combiner à     Al,,

  03    à l'état de     mellite.    Cette     gan-          gue        vitreuse        représente        10        %        ou        plus.        du        total        et     comprend les oxydes métalliques qui se trouvent à  l'état d'impuretés dans les minerais utilisés dans     les     compositions ; à haute température elle peut exsuder  et contaminer le verre- fondu avec lequel elle est en  contact et rendre le corps réfractaire poreux.  



  Pendant le refroidissement de ce     corps        réfractaire     fondu, l'extérieur se solidifie d'abord, et la solidifi  cation subséquente de l'intérieur     s'accompagne    de  plissements avec formation de canaux et de vides ;  les cristaux au voisinage de ces vides sont extrême  ment grossiers et à liaison lâche en comparaison avec  les     cristaux    de la couche extérieure qui sont relative  ment fins.  



  La ,présente invention a     pour    objet un corps cé  ramique fritté hautement réfractaire et à grande ré  sistance à la corrosion, caractérisé en ce qu'il com  prend, exprimé comme oxydes,     ZrO2,        A1203,    et     S'02     dans le rapport pondéral d'environ 2/2,5/1, respec  tivement, la teneur totale en     Zr02,

          A1203    et     S'02          s'élevant        au        moins    à     95        %        et        en        ce        qu'il        contient       des agrégats     cristallins    de     ZrO2    et des cristaux de  mellite dans un rapport molaire de 2/1 environ, les  agrégats de     ZrO2    ayant un diamètre compris entre  4 et 10 microns, et étant     individuellement    entourés  par,

   et noyés dans un réseau entrelacé de cristaux  de     mellite        de        microstructure    en     aiguilles.     



  L'invention concerne également un procédé de  fabrication de ce     corps,        réfractaire,        suivant    lequel on       façonne    un mélange     intime    constitué pour au     moins          95%        en        poids        de        zircon        finement        divisé        et        d'alumine     finement divisée, on fritte le     corps,    sans fusion,

   à  une     température    supérieure à 15000 C mais non su  périeure à 18000 C jusqu'à     ce    que la réaction entre  le zircon et     l'alumine    soit pratiquement     complète.     Ce procédé est     caractérisé    en ce que     le        rapport    mo  laire du zircon à l'alumine dans le mélange est de  2/3.

   On admet que la réaction se déroule suivant  l'équation  
EMI0001.0096     
  
     Il a été en effet constaté que la réaction entre  le zircon et     l'alumine    pour former la zircone et la       mellite    est pratiquement complète si le zircon et  l'alumine     sont    à l'état finement divisé, par exemple  à une     finesse    de 200 (norme     américaine)    ou plus  fine, et sont intimement mélangés et     chauffés        par    la  suite entre     1500o    et     1800()    C.

   Si ces matériaux sont  beaucoup plus grossiers que     ceux    d'une finesse .de  200, et s'ils ne sont pas intimement mélangés, la vi  tesse de     réaction    sera beaucoup plus lente ; et si l'un  des matériaux ou tous les deux sont trop grossiers,  par exemple d'une     finesse    de 14 ou plus grossière,       certaines        portions    de l'un des matériaux ou des deux  ne réagiront pas. Il se     formera    une     gangue    vitreuse  de     SiO2    libre si le corps est chauffé au-dessus du      point de fusion de la     mellite,    qui est de 1810 C.

    La température maxima pratique est     cependant    d'en  viron 1650  C, .étant donné qu'à     cette    température  la réaction est complète, et que pour des     tempéra-          tures    beaucoup plus élevées il sera     nécessaire    d'avoir  un appareillage     spécial.    La     réaction    peut être com  plète à des températures inférieures à 15000 C mais  n'a pas lieu du tout à des températures     inférieures     à 14000 C ;

   on peut l'accélérer dans une certaine  mesure par addition à la     composition    de petites  quantités de     minéralisant,    jusqu'à 5 % en poids.  



  On     connaît    bien l'action des     minéralisants    dans  la     recristallisation    des     corps    en céramique par chauf  fage, et l'on     connaît    plusieurs matières qui peuvent       agir    comme     minéralisants.    Parmi     ceux    qui     facilitent     la combinaison de     l'alumine    et de la     zircone    en     mel-          lite    cristalline et qui conviennent pour l'exécution  de l'invention, on peut citer:

       Ti02,        CaF.,    ,     MgF.    ,       AlF2,        LiF,        B202,        ZnO,        FeO,        MnO,        MoOs,    et     Ce02.     L'addition de l'un ou plusieurs de ces     composés    à la  composition     facilite        beaucoup    la     réaction    et ne chan  ge pas matériellement le caractère fondamental du  produit final.

   Le     TiO2    est     particulièrement        efficace.     



  Si la     composition    comprend essentiellement de  l'alumine et du     zircon    finement divisés, en propor  tions stoechiométriques d'après l'équation mention  née précédemment, et si elle est     préparée    et     traitée     de la façon décrite, le corps     réfractaire    obtenu sera  composé d'un mélange     intime    et homogène de     zir-          cone    et de mellite     intercristallisées,    et présentera la       meilleure        résistance    à la     corrosion.     



  Des examens     microscopiques    et     pétrographiques     de corps réfractaires     conformes    à l'invention mon  trent que le produit réfractaire est constitué essen  tiellement par des agrégats sphériques de cristaux de       zircone    d'un diamètre de 4 à 10 microns et ,par des       cristaux    de     mellite    en aiguilles,

   les agrégats de     zir-          cone    étant dispersés dans la masse des     cristaux    de       mellite.    Les réfractaires ne     contiennent    pas de quan  tité appréciable de     silice        libre    ou de     silicates    autres  que la     mellite.     



  Les corps réfractaires     conformes    à l'invention  présentent une stabilité thermique élevée et ne se dis  socient pas ou ne forment pas une gangue vitreuse  à une     température    voisine du point de fusion de la       mellite.    Leur grande résistance à la     corrosion    est  due en     partie    à     l'absence    de gangue vitreuse.

   De  plus, quoique la zircone soit un     constituant    de la  matière     réfractaire,        celle-ci    ne présente pas la ten  dance à se     fendiller    due à     l'inversion    de     ZrO2    qui  se produit lorsqu'on chauffe ou refroidit ce     dernier     en passant par 1000 C, et qui est caractéristique  des matières réfractaires antérieures     contenant    de  grandes quantités de zircone comme telle. Cet avan  tage est dû au fait que les agrégats     cristallins    de  zircone sont isolés individuellement par des cristaux  de     mellite.     



  Dans le tableau ci-dessous sont reportées à titre  d'exemples,     d'une        part,    des     compositions    en     o/o    en  poids de mélanges réfractaires utilisés pour exécuter    l'invention et la     composition    des produits réfractaires  obtenus, donnée sur la base des oxydes et sur la  base des cristaux et, d'autre part, la vitesse de cor  rosion en     millimètres    par heure de chaque     produit          réfractaire    mis en contact avec un verre de silicate  de chaux et de soude fondu, à 1500 C.

   Les verres  de silicate de chaux et de soude fondus sont parti  culièrement corrosifs pour les corps réfractaires de  ce type général de     compositions    ; les     corps    réfrac  taires     conformes    à l'invention ont une vitesse de  corrosion non supérieure à 0,055 mm par heure.

    
EMI0002.0097     
  
    Tableau
<tb>  1 <SEP> 2
<tb>  <I>Composition</I>
<tb>  Zircon <SEP> .... <SEP> . <SEP> .... <SEP> 54 <SEP> 54,5
<tb>  Alumine <SEP> .............. <SEP> 45 <SEP> 45,5
<tb>  TiO,> <SEP> <B>...... <SEP> ...</B> <SEP> 1 <SEP>   <I>Composition <SEP> exprimée <SEP> en <SEP> oxydes</I>
<tb>  ZrO2 <SEP> <B>-----------------</B> <SEP> . <SEP> 36,3 <SEP> 36,6
<tb>  AI,O, <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 45 <SEP> 45,5
<tb>  SiO., <SEP> <B>------------------</B> <SEP> 17,7 <SEP> 17,9
<tb>  TiO, <SEP> <B>---------- <SEP> ...... <SEP>  </B> <SEP> 1 <SEP>   <I>Composition <SEP> exprimée <SEP> en <SEP> cristaux</I>
<tb>  Zircone <SEP> <B>........ <SEP> .......</B> <SEP> 36,3 <SEP> 36,6
<tb>  Mullite <SEP> ................

   <SEP> 62,7 <SEP> 63,4
<tb>  Ti02 <SEP> ...............:.. <SEP> 1 <SEP>   Corrosion <SEP> mm/heure <SEP> <B>......</B> <SEP> 0,034 <SEP> 0,045       On remarque que le     rapport    en poids des oxydes       ZrO,    et     AI.-,O.,    est     d'environ    2/2,5 et     celui    de     ZrO2     et     SiO,    environ 2/1. Dans la matière réfractaire       cristalline    le rapport molaire de     zircone/mullite    est  d'environ 2/1.  



  La     résistance    à la corrosion des corps de     ces     exemples, exprimée en     vitesse    de     corrosion    en     milli-          mètres    par heure est déterminée en suspendant un  échantillon du produit mesurant 10 mm X 10     mm    X  45 mm de     longueur,    au couvercle d'un creuset en  platine rempli à moitié d'un verre de     silicate        de     chaux et de soude fondu, l'échantillon étant     immergé     dans le verre jusqu'à mi-hauteur.

   On     chauffe    ensuite  le creuset et son contenu à 1500 C pendant 24 heu  res. Pour calculer la vitesse de     corrosion    on divise  par le nombre d'heures, la     distance    en millimètres  de la ligne de     départ    à celle à laquelle     l'échantillon     est dissous.  



  On peut mouler les     corps    réfractaires conformes  à l'invention suivant diverses méthodes bien     connues.     De préférence, on les     coule    en pâte, en délayant les       matières        finement    divisées de la     composition    dans       l'eau        dans        les        proportions        de        85    à     87        %        en        poids     de solide et en versant la pâte     

  obtenue    dans un  moule poreux en plâtre ou en une autre matière  convenable. Il est préférable d'ajouter à la pâte une  petite     quantité,    par exemple 0,1 à 0,2     ID/o,    d'un     déflo-          culant    tel que le     silicate    de     sodium.    Quand la     coulée     s'est     solidifiée    on l'enlève du moule et on la sèche  lentement à     température        ambiante    et on la chauffe      ensuite lentement     jusqu'à    1550 C     environ    et on la  maintient à     cette    

  température     pendant    24 heures.  On peut éviter toute tendance à la formation de cra  quelures pendant le séchage et la cuisson de l'article       coulé        en        incluant    à     la        composition        jusqu'à        20        %        en     poids d'un produit préparé par     cuisson    de la quantité  nécessaire d'une     composition    similaire, à la tempé  rature et pendant le temps mentionnés ci-dessus, et  par pulvérisation de la matière cuite à la grosseur  de grain désirée.  



  D'autres méthodes de façonnage des     corps    com  prennent le tassement ou compression de la compo  sition dans un moule, la quantité d'eau utilisée dans  la composition étant juste     suffisante        pour    l'humidi  fier et la rendre     cohérente.    En     utilisant    un produit  préalablement cuit d'une grosseur de grain     convena-          blement    choisie on     peut    obtenir une agglomération  optima.

       Certaines    formes peuvent être     façonnées     si on le désire par     extrusion    de façon     connue    d'une  composition rendue convenablement plastique par       addition    de la quantité d'eau     nécessaire    et, de préfé  rence, d'un agent de liaison tel que la gomme ara  bique ou un produit analogue.

Claims (1)

  1. REVENDICATION I Corps céramique fritté hautement réfractaire et à grande résistance à la corrosion, caractérisé en ce qu'il comprend, exprimé comme oxydes, Zr02, A1,03, et S'02 dans le rapport pondéral d'environ 2/2,5/1, respectivement, la teneur totale en ZrO2, A1203 et S'02 s'élevant au moins à 95,
    % et en ce qu'il contient des agrégats cristallins de ZrO2 et des cristaux de mullite dans un rapport molaire de 2/1 environ, les agrégats.
    de Zr02 ayant un diamètre compris entre 4 et 10 microns, et étant individuelle- ment entourés par, et noyés dans un réseau entrelacé de cristaux de mullite de microstructure en aiguilles. REVENDICATION II Procédé de fabrication du corps selon la reven dication I,
    suivant lequel on façonne un mélange in- time constitué pour au moins 95'% en poids de zir- con finement divisé et d'alumine finement divisée, on fritte le corps, sans fusion, à une température supé rieure à 1500,
    1 C mais non supérieure à 18000 C jusqu'à ce que la réaction entre le zircon et l'alumine soit pratiquement complète, caractérisé en ce que le rapport molaire du zircon à l'alumine dans le mé lange est de 2/3.
    SOUS-REVENDICATION Procédé selon la revendication II, caractérisé en ce que l'on incorpore jusqu'à 5 % en poids d'un mi- néralisant audit mélange.
CH354019D 1955-09-29 1956-09-28 Corps céramique réfractaire à base de zircone, d'alumine et de silice et procédé de fabrication de ce corps CH354019A (fr)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988001258A1 (fr) * 1986-08-19 1988-02-25 Commonwealth Scientific And Industrial Research Or Materiaux refractaires composites
EP0325345A1 (fr) * 1988-01-18 1989-07-26 Csir Méthode de préparation d'un objet en céramique

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988001258A1 (fr) * 1986-08-19 1988-02-25 Commonwealth Scientific And Industrial Research Or Materiaux refractaires composites
EP0325345A1 (fr) * 1988-01-18 1989-07-26 Csir Méthode de préparation d'un objet en céramique
US4999324A (en) * 1988-01-18 1991-03-12 Pathold Investments, Co., Inc. Method of manufacturing ceramic artifacts
AU608107B2 (en) * 1988-01-18 1991-03-21 Csir Method of manufacturing ceramic artifact

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