3623316792

(<0,1%) oraz o zawartości wilgoci poniżej 0,01% lub azot techniczny I gatunku wg PN-71/C 84912 o zawartości azotu min. 99.8%.

Przygotowanie próbek do badań

Wyjściowe materiały, a więc rozdrobniony i przesiany przez sito (0,1 mm) kaolin i węgiel w postaci sadzy, przygotowywano w formie mieszanin

0    założonym stosunku glinokrzemianu do węgla. Wymaganą teoretyczną ilość węgla (na 100 g gliny) obliczano z oznaczeń zawartości SiC>2, AI2O3, TiÓ2

1    Fe20₃ w następujący sposób:

m = (2y + z + 2t + 4n)12 g    {2}

gdzie:

y, z, t oraz n są ilościami moli odpowiednio: SiC>2, AI2O3, TiC>2 oraz Fe20₃ w 100 g gliny.

Poszczególne mieszaniny poddawano wstępnie procesowi homogenizacji, który obejmował kolejno:

-    mieszanie na sucho w mieszadle kulowym

(AI2O3);

-    sporządzanie masy plastycznej z wodą;

-    formowanie pręcików (peletek) <p = 2-3 mm, h = do 20 cm na wyciskarce pasmowej;

-    suszenie w temperaturze otoczenia w celu usunięcia nadmiaru wody.

Metody kontroli analitycznej procesu azotowania

Produkt reakcji azotowania glinu w obecności węgla zawierać może nawet kilkanaście faz, których ilość trudna jest do określenia zarówno metodą rent-genograficzną (brak wzorców), jak i klasyczną metodą chemiczną. Metody te posłużyły do badań porównawczych i określenia stopnia podstawienia w /?-sialonie oraz ewentualnie przereagowania do SiC.

Rentgenograficzna analiza fazowa

Metodę dyfrakcji rentgenowskiej stosowano w celu określenia rodzaju faz krystalicznych występujących w badanych próbkach oraz w celu oznaczenia stopnia podstawienia w /3-sialonie. Pomiary rentgenowskie prowadzono na dyfraktometrze D3F firmy Rigaku Denki. Identyfikację fazową badanych próbek i wskaźnikowanie poszczególnych refleksów rentge-nogramów przeprowadzano na podstawie katalogu ASTM i niektórych danych literaturowych. Na skutek braku czystych wzorców nie udało się przygotować odpowiednich mieszanek poszczególnych faz, których rentgenogramy byłyby podstawą do wykreślenia krzywych kalibracyjnych.

Do ilościowego oznaczania a i p S13N4 oraz metalicznego Si została przyjęta metoda opisana przez Ch.P.Gazzara. Sposób ten stosowany jest do oznaczania reagentów w syntezie Si₃N₄ i do określenia stopnia przereagowania a-Si₃N₄ w metodzie otrzymywania sialonów z proszku a-azotku krzemu.

W opisach dotyczących otrzymywania sialonu metodą karbotermiczną autorzy częściej posługują się intensywnościami wybranych refleksów w celach porównawczych i oznaczeniami zawartości azotu w produktach reakcji. W pracy posługiwano się również wysokością wybranych refleksów poszczególnych faz, nie zawsze najbardziej intensywnych, ale nie nakładających się z refleksami innych faz. W tablicach podano płaszczyzny i odległości płaszczyznowe tych wybranych refleksów.

Analizy chemiczne

W celu określenia stopnia wprowadzenia azotu, jak również stopnia przereagowania do SiC w czasie syntezy sialonu w zmiennych warunkach technologicznych oznaczano w produktach reakcji zawartość azotu, SiC i wolnego węgla.

W niektórych próbach, w celu stwierdzenia rozkładu stężeń lub wyjaśnienia przyczyn straty masy wykonywano pełną analizę chemiczną obejmującą oznaczanie zawartości Si, Al, Fe, Mg, Ca, Ti, Na i K po utlenieniu azotowanej próbki.

Próbki do analiz rozcierano w moździerzu wi-diowym do uziarnienia poniżej 60 /<m. Zawartość azotu oznaczano przez stapianie z LiOH i oznaczanie ilości powstałego amoniaku. Zawartość wolnego węgla oznaczano przez określenie ilości CO powstałego w wyniku utlenienia próbki w temperaturze niższej niż 700°C SiC oznaczano po utlenieniu próbki w obecności utleniaczy w wyższej temperaturze (Pb0₂, t = 1100°C). Ze względu na równoczesne utlenianie się azotków nie można do tego celu stosować metody wagowej (wyliczenia zawartości SiC z przyrostu masy próbki). Zawartość azotu może być odzwierciedleniem stopnia przereagowania kaolinu. Na ogół niska zawartość azotu przy równocześnie dużej ilości wolnego węgla lub SiC charakteryzuje próbki, w których reakcja przebiegła w niewielkim stopniu.

Omówienie wyników

Wpływ temperatury

Badania wpływu temperatury przeprowadzono dla trzech rodzajów kaolinów (Sedlec, Ołdrzychów, Nowogrodziec), przy przepływie azotu 100 dnr/godz. w czasie 6 godzin. Wyniki badań przedstawiono w tablicy 2 i na rys. 1. Na ich podstawie nasuwają się przypuszczenia co do różnej reaktywności samych kaolinów:

różna jest temperatura początkowa tworzenia się /2-sialonu: najniższa (ok. 1380°C) dla kaolinu Sedlec (mimo najniższej zawartości węgla), wyższa dla kaolinu Ołdrzychów, najwyższa (ok.l420°C) dla kaolinu Nowogrodziec (rys.l).

wydajność SiC jest dużo niższa na początku reakcji azotowania kaolinu Nowogrodziec niż pozostałych,

różnicę w reaktywności tych kaolinów stwierdzono również na podstawie badań derywato-graficznych mieszanin kaolin - sadza, prowadzonych w azocie. Różnice te zaznaczają się na krzywych DTA (w przypadku kaolinu Sedlec i Ołdrzychów od temperatury 1350°C

119

„Materiały Ogniotrwałe" Nr 4194