Technology of slip casting of celsian-slavsonite ceramics

  • G. V. Lisachuk NTU "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, Ukraine
  • Ya. М. Pitak NTU "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, Ukraine
  • R. V. Krivobok NTU "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, Ukraine
  • E. V. Chefranov NTU "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, Ukraine
  • V. V. Voloshchuk NTU "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, Ukraine
  • М. S. Maystat NTU "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, Ukraine
  • L. S. Limarenko NTU "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, Ukraine
Keywords: celsian, slavsonite, radio-transparent ceramics, dielectric constant, water absorption, apparent density, open porosity, flexural strength.

Abstract

The article considers the slip casting technology of celsian-slavsonite ceramics with the ratio of raw materials to obtain crystalline phases of ВаAl2Si2O8: SrAl2Si2O8 – 25:75.

The manufacture technology of product proceeded in two stages. The first stage of synthesis was performed in a muffle furnace at a rate of temperature of 15 deg / min at a maximum firing temperature of 1200 °C with a holding time of 2 hours. Then the synthesized ceramics were grinded for 10 minutes. The second stage was to obtain a slip with the addition of surfactants (DOLAPIX PC 67). The finished slip was poured into a plaster mold. Drying of the green sample was carried out in an oven at a temperature up to 110 °C for 3 hours. Firing of the dried sample was carried out in a muffle furnace at a rate of set temperature of 15 deg / min, at a maximum firing temperature of 1250 °C for 2 hours. The fired materials were subjected to machining.

The obtained data indicate that, the best sample was fired at a temperature of 1250 ° C and had the following properties: dielectric constant — 9.4, water absorption — 5.9 %, open porosity — 14.4 %, apparent density — 2.42 g/cm3, flexural strength — 19 MPa.

References

Електродинамічні характеристики кераміки на основі системи SrO – Al2O3 – SiO2 в мікрохвильовому діапазоні / В. І. Григорук та ін. Журнал нано- та електронної фізики. 2017. № 5 (9). С. 05014-1—05014-5.

Grigoruk V. І., Olіjnik V. V., Launec' V. L. et al. Elektrodinamіchnі harakteristiki keramіki na osnovі sistemi SrO – Al2O3 – SiO2 v mіkrohvil'ovomu dіapazonі [Electrodynamic characteristics of ceramics based on the SrO - Al2O3 - SiO2 system in the microwave range]. Zhurnal nano- ta elektronnoї fіziki [Journal of Nano- and Electronic Physics]. 2017, no. 5 (9), pp. 05014-1—05014-5 (in Ukrainian).

Structure of the BaO–Al2O3–SiO2 system (review) / G. N. Shabanova et al. Glass and Ceramics. 2003. Vol. 60, № 1—2. P. 43—46.

Shabanova G. N., Taranenkova V. V., Korogodskaya A. N. et al. Structure of the BaO–Al2O3–SiO2 system (review). Glass and Ceramics. 2003, vol. 60, no. 1—2, pp. 43—46.

Refractory glass ceramics : пат. 7867932 US : МПК C 03 C 10/0036 / George H. Beall ; заявник і патентовласник Corning Inc. № 11/895847 ; заявл. 28.08.2007 ; опубл. 05.03.2009.

Corning Inc. Refractory glass ceramics. Inventor: George H. Beall. Appl: 2007-08-28, no. 11/895847; publ: 2009-03-05. IPC C 03 C 10/0036. Patent US no. 7867932.

Ceramic material : пат. 5642868 US : МПК C 04 В 35/195 / Inna G. Talmy, Deborah A. Haught ; заявник і патентовласник US Secretary of Navy. № 518604 ; заявл. 02.05.1990 ; опубл. 01.07.1997.

US Secretary of Navy. Ceramic material. Inventors: Inna G. Talmy, Deborah A. Haught. Appl: 1990-05-02, no. 518604; publ: 1997-07-01. IPC C 04 V 35/195. Patent US no. 5642868.

Bansal N. P., Hyatt M. J. Crystallization and Properties of Sr–Ba Aluminosilicate Glass-Ceramic Matrices. NASA Technical memorandum 10764 Prepared for the 15th Annual Conference on Composites and Advanced Ceramics sponsored by the American Ceramiс Society. Cocoa Beach, Florida, 1991.

Bansal N. P., Hyatt M. J. Crystallization and Properties of Sr–Ba Aluminosilicate Glass-Ceramic Matrices. NASA Technical memorandum 10764 Prepared for the 15th Annual Conference on Composites and Advanced Ceramics sponsored by the American Ceramiс Society. Cocoa Beach, Florida, 1991.

Yun Mo Sung, Woo Chul Kwak. Influence of Various Heating Procedures on the Sintered Density of Sr-celsian Glass-ceramic. Journal of Materials Science Letters. 2002. Vol. 21, № 11. P. 841—843.

Yun Mo Sung, Woo Chul Kwak. Influence of Various Heating Procedures on the Sintered Density of Sr-celsian Glass-ceramic. Journal of Materials Science Letters. 2002, vol. 21, no 11, pp. 841—843.

Yun Mo Sung. Monocelsian formation in the SrO–Al2O3–2SiO2 glass. Journal of Materials Science Letters. 2000. Vol. 19. P. 453—454.

Yun Mo Sung. Monocelsian formation in the SrO–Al2O3–2SiO2 glass. Journal of Materials Science Letters. 2000, vol. 19, pp. 453—454.

Перспективы создания керамических радиопрозрачных материалов / Г. В. Лисачук и др. Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности : междунар. науч.-техн. конф., Харьков, 29—30 апр. 2014 г. : тез. докл. Харьков : Оригинал, 2014. С. 50—52.

Lisachuk G. V., Krivobok R. V., Zaharov A. V., Fedorenko O. Ju. Perspektivy sozdanija keramicheskih radioprozrachnyh materialov [Prospects for the creation of ceramic radiotransparent materials]. Tekhnologiya i primeneniye ogneuporov i tekhnicheskoy keramiki v promyshlennosti. Tezisy dokladov mezhdunarodnoy nauchno-teknicheskoy konferencii, Kharkov, 29—30 apr. 2014 [Technology and application refractories and technical ceramics in industry. Abstracts of Int. Sci.-Techn. Conf., Kharkov, 29—30 April 2014]. Kharkov, Original Publ., 2014, pp. 50—52 (in Russian).

Особливості синтезу радіопрозорої кераміки із заданими радіофізичними властивостями / Г. В. Лісачук та ін. Зб. наук. пр. ПАТ «УКРНДІ ВОГНЕТРИВІВ ІМ. А. С. БЕРЕЖНОГО». Харьков : ПАТ «УКРНДІ ВОГНЕТРИВІВ ІМ. А. С. БЕРЕЖНОГО», 2014. № 114. С. 133—144.

Lisachuk G. V., Krivobok R. V., Fedorenko O. Ju., Zaharov A. V., Chefranov E. V., Prytkina M. S., Revutsky V. I. Osoblyvosti syntezu radioprozoroi' keramiky iz zadanymy radiofizychnymy vlastyvostjamy [Features synthesis of the radiotransparent ceramics with desired radio-physical properties]. Zb. nauk. pr. PAT "UKRNDI VOGNETRYVIV IM. A. S. BEREZHNOHO" [Coll. Sci. Proc. of PJSC "THE URIR NAVED AFTER A. S. BEREZHNOY"]. Kharkov, PAT "UKRNDI VOGNETRYVIV IM. A. S. BEREZHNOHO" Publ., 2014, no. 114, pp. 133—144 (in Ukrainian).

Разроботка радиопрозрачной керамики на основе композиций системи ВаO – SrO – Al2O3 – SiO2 / Г. В. Лисачук и др. Вісник НТУ «ХПІ». 2016. № 22 (1194). С. 112—115.

Lisachuk G. V., Krivobok R. V., Zaharov A. V. et al. Razrabotka radioprozrachnoj keramiki na osnove kompozicij sistemy ВaO – SrO – Al2O3 – SiO2 [Development of radiotransparent ceramics based on compositions of the ВaO – SrO – Al2O3 – SiO2 system]. Visnyk NTU ″KhPI″ [Bulletin of the National Technical University ″KhPI″]. Kharkiv, NTU ″KhPI″ Publ., 2016, no. 22 (1194), pp. 112—115 (in Russian).

Влияние способа получения радиопрозрачной керамики на основе системы SrO – ВаO – Al2O3 – SiO2 на её свойства / Е. В. Чефранов и др. Зб. наук. пр. ПАТ «УКРНДІ ВОГНЕТРИВІВ ІМ. А. С. БЕРЕЖНОГО». Харків : ПАТ «УКРНДІ ВОГНЕТРИВІВ ІМ. А. С. БЕРЕЖНОГО», 2017. № 117. С. 167—175. https://doi.org/10.35857/2663-3566.117.16.

Chefranov E. V., Fedorenko O. Ju., Krivobok R. V., Lisachuk G. V., Gusarova I. A. Vlyjanye sposoba poluchenyja radyoprozrachnoj keramyky na osnove systemы SrO – VaO – Al2O3 – SiO2 na ee svoystva [Influence of the method for producing radiotransparent ceramics based on the system SrO – BaO – Al2O3 – SiO2 on its properties]. Zb. nauk. pr. PAT "UKRNDI VOGNETRYVIV IM. A. S. BEREZHNOHO" [Coll. Sci. Proc. of PJSC "THE URIR NAVED AFTER A. S. BEREZHNOY"]. Kharkov, PAT "UKRNDI VOGNETRYVIV IM. A. S. BEREZHNOHO" Publ., 2017, no. 117, pp. 167—175. https://doi.org/10.35857/2663-3566.117.16 (in Russian).

Вплив технологічних параметрів на електродинамічні властивості цельзіан–славсонітової кераміки / В. В. Волощук, М. С. Майстат, Я. М. Пітак, Р. В. Кривобок. Інформаційні технології : наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я : тези доп. ХXVІІ міжнар. наук.-практ. конф. MicroCAD—2019, м. Харків, 15—17 травня 2019 р. : у 4 ч. / за ред. проф. Є. І. Сокола. Харків : НТУ «ХПІ», 2019. Ч. ІI. С. 295.

Voloshhuk V. V., Majstat M. S., Pitak Ja. M., Kryvobok R. V. Vplyv tehnologichnyh parametriv na elektrodynamichni vlastyvosti cel'zian – slavsonitovoi' keramiky [Influence of technological parameters on electrodynamic properties of Celsius – Slavsonite ceramics]. Informacijni tehnologii' : nauka, tehnika, tehnologija, osvita, zdorov’ja. Tezy dopovidej HXVII mizhnarodnoi' naukovo-praktychnoi' konferencii' MicroCAD-2019, Kharkiv, 15—17 travnja 2019 : u 4 ch. / za red. prof. Je. I. Sokola [Information Technology : Science, Technology, Education, Health. Abstracts of ХХVІІ Int. Sci.-Practice Conf. MicroCAD—2019, Kharkiv, 15—17 May, 2019 : in 4 parts / prof. E. I. Sokol, ed.]. Kharkiv, NTU ″KhPI″ Publ., 2019, Part II, pp. 295 (in Ukrainian).

Дослідження впливу технологічних параметрів на властивості цельзіан­славсонітової кераміки / Я. М. Пітак та ін. Научные исследования по огнеупорам и технической керамике : сб. науч. тр. Харьков : АТ «УкрНДІВ імені А. С. Бережного», 2019. № 119. С. 82—88. https://doi.org/10.35857/2663-3566.119.08.

Pitak Ya. М., Lisachuk G. V., Krivobok R. V., Zakharov A. V., Voloshchuk V. V., Chefranov E. V., Maystat М. S. Doslidzhennya vplyvu tehnologichnyh parametriv na vlastyvosti tselzian¬slavsonitovoyi keramiky [Influence investigation of technological parameters on the properties of celsian-slavsonite ceramics]. Nauchnye issledovaniya po ogneuporam i tekhnicheskoy keramike: sb. nauch. tr. [Scientific Researches on Refractories and Technical Ceramics : Coll. Sci. Proc.]. Kharkov, AT "UkrNDIV imeni A. S. Berezhnoho" Publ., 2019, no. 119, pp. 82—88. https://doi.org/10.35857/2663-3566.119.08 (in Ukrainian).

Published
2020-12-30
How to Cite
Lisachuk, G. V., PitakY. М., Krivobok, R. V., Chefranov, E. V., Voloshchuk, V. V., MaystatМ. S., & Limarenko, L. S. (2020). Technology of slip casting of celsian-slavsonite ceramics. Scientific Research on Refractories and Technical Ceramics, 120, 151-159. https://doi.org/10.35857/2663-3566.120.15