Nanoproszki spinelu glinowo-magnezowego otrzymywane metodą współtrącania-wpływ czynnika strącającego na właściwości proszku

• Autorzy: Wajler A. , Tomaszewski H. , Zych Ł. , Węglarz H.

Warianty tytułu

EN

Co-precipitation synthesis of magnesium-alumina spinel powders: the effect of precipitant on the powders properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ceramika spinelowa charakteryzuje się szeregiem korzystnych właściwości, takich jak wysoka temperatura topnienia (2135 °C), duża odporność chemiczna (zarówno na kwasy jak i alkalia), duża wytrzymałość mechaniczna, niska stała dielektryczna i dobre właściwości optyczne. Tworzywa spinelowe są powszechnie stosowane jako materiały izolacyjne i ogniotrwałe. Doniesienia literaturowe z ostatnich lat podają wiele nowych, potencjalnych obszarów wykorzystania MgAl204. Obojętność chemiczna czyni go dobrym kandydatem na powłoki ochronne lub membrany do procesów ultrafiltracji a dzięki wysokiej transmisji w zakresie podczerwieni otwierają się dla niego możliwości zastosowań optycznych. Ponadto spinel może być wykorzystywany jako dodatek w tworzywach nadplastycznych. Na właściwości proszku spinelowego wpływa zarówno skład chemiczny, jak również charakterystyki fizyczne prekursora. Celem niniejszej pracy było badanie zależności pomiędzy właściwościami proszku MgAl204 a sposobem jego współstrącania. Prekursory spinelu strącano z roztworów azotanów glinu i magnezu za pomocą dwóch czynników strącających: amoniaku i węglanu amonu. W obu tych przypadkach w wyniku prażenia prekursorów otrzymano jednofazowe, nanometryczne proszki spinelowe. Jednak, jak wykazały badania granulometryczne, porozymetryczne, analizy DTA-TG, pomiary BET oraz obserwacje SEM, proszki te znacznie się różniły. Lepszą jakością (większe rozwinięcie powierzchni przy tej samej temperaturze prażenia, mniejsze aglomeraty, mały rozrzut wielkości porów w wypraskach) oraz spiekalnością cechowały się proszki strącane węglanem amonu.

EN

Spinel (MgAl204) ceramics offers an attractive combination of properties like high melting point (2135 °C), high resistance to chemical attack (both for alkaline and acidic solutions), good mechanical strength at room and elevated temperatures, low dielectric constant and good optical properties. This makes spinel a good candidate for diverse engineering applications. Traditionally it has been used as refractory and insulating material. Recently, many new potential applications of this compound in relation to its infrared transparency, chemical inertness (protective coatings, ultrafiltration membranes), and superplasticity were reported, and promoted further studies. It is known that a chemical composition as well as physical properties of the precursor influence the properties of final powders. The objective of this investigation was to study the synthesis of MgAl204 by co-precipitation method using two different precipitants, resulting in different precursor powders. Spinel precursors were co-precipitated from a mixed solution of aluminium and magnesium nitrates using ammonia water or ammonium. In both cases the precursors converted to the pure spinel phase nanometric powders. As it occurred, the used precipitant strongly effected the properties of the final MgAl204 powder. To study this dependence DTA-TG, BET, SEM as well as granulometric, and porosimetric measurements of precursors and spinel powders were conducted. The obtained results showed a better quality and sinterability of ammonium carbonate precipitated powders.

Słowa kluczowe

PL

nanoproszki spinelu; metoda współtrącania; spinel glinowo-magnezowy; właściwości proszku

EN

magnesium-alumina spinel; powders properties

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 2
• Strony: 63--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wajler A.

autor

Tomaszewski H.

autor

Zych Ł.

autor

Węglarz H.

• Wajler, A.- Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Zakład Ceramiki, Złączy i KOmpozytów, Warszawa,

Bibliografia

• [1] Li J.-G., Ikegami T., Lee J.-H., Mori T., Yajima Y.: A wet chemical process yielding reactive magnesium aluminate spinel (MgAl2O4) powder, Ceramics International 27, 2000, s. 481-489
• [2] Laobuthee A., Wongkasemjit S., Traversa E., Laine R. M.: MgAl2O4 spinel powders from oxide one pot synthesis (OOPS) process for ceramic humidity sensors, Journal of the European Ceramic Society 20, 2000, s. 91-97
• [3] Shimada M., Endo T., Saito T., Sato T.: Fabrication of transparent spinel polycrystalline materials, Materials Letters 28, 1996, s. 413-415
• [4] Yano T.: Effects of neutron irradiation on the mechanical properties of magnesium aluminate spinel single crystals and polycrystals, Journal of the American Ceramic Society, 82 [12], 1999, s. 3355-3364
• [5] Takigawa Y., Yoshizawa Y.. Sakuma T.: Superplasticity in A12O3-20 vol % Spinel (MgO-1,5 A12O3) Ceramics, Ceramics International 24, 1998, s. 61-66
• [6] Kim B.-N., Hiraga K., Morita K., Sakka Y.: Superplasticity in alumina enhanced by co-dispersion of 10% zirconia and 10% spinel particles, Acta Materialia 49, 2001, s. 887-895
• [7] Kim B.-N., Hiraga K., Morita K., Sakka Y.: A high-strain-rate superplastic ceramics, Naturę, 413, 20.09.2001, s. 288-290
• [8] Pampuch R., Haberko K., Kordek M.: Nauka o procesach ceramicznych, PWN, Warszawa, 1992
• [9] Morinaga K., Torikai T., Nakagawa K., Fujino S.: Fabrication of Fine a-Alumina Powders by Thermal Decomposition of Ammonium Aluminium Carbonate Hydroxide (AACH), Acta Materialia, 48, 2000, s. 4735-4741
• [10] Saito N., Matsuda S., Ikegami T.: Fabrication of transparent yttria ceramics at Iow temperaturę, Journal of the American Ceramic Society, 81 (8) 1998, s. 2023-2028
• [11] Li J.-G., Ikegami T., Lee J.-H., Mori T., Yajima Y.: Co-Precipitation Synthesis and Sintering of Yttrium Aluminum Garnet (YAG) Powders: The Effect of Precipitant, Journal of the European Ceramic Society 20, 2000, s. 2395-2405
• [12] Li J.-G., Ikegami T., Lee J.-H., Mori T., Yajima Y.: Synthesis of Mg-Al. spinel powder via precipitation using ammonium bicarbonate as the precipitant, Journal of the European Ceramic Society 21. 2001, s. 139-148
• [13] Beruto D., Brotter R., Giordani M., Gusmano G., Traversa E., Proverbio E.: Modelling chemical composition and microstructure of Mg-Al hydroxides coprecipitated for Mg-Al spinel formation, Euro-Ceramics vol. l: Processing of Ceramics, Elseyier Applied Science, London 1989, 1.82
• [14] Gusmano G., Nunziante P., Traversa E., Chiozzoni G.: The mechanizm of MgAl2O4 spinel formation from the thermal decomposition of coprecipitated hydroxides, Journal of European Ceramic Society 7, 1991, s. 31
• [15] Bratton R. J.: Coprecipitates yielding MgAl2O4 spinel powders, Ceramic Bulletin 48, 1969, s. 759-762
• [16] Hokazono S., Manako K., Kato A.: The sintering behayiour of spinel powders produced by heterogeneous precipitation techniąue, Br. Ceram. Trans. J. 91, 1992, s. 77-79
• [17] Katanic-Popovic J., Miljevic N., Zec S.: Spinel formation from coprecipitated gel, Ceramics International 17, 1991, s. 49-52
• [18] Śniono T., Shiono K., Miyamoto K., Pezzotti G.: Synthesis and characterisation of MgAl2O4 spinel powder from a heterogeneous alkoxide solution containing fine Mg O powder, Journal of the American Ceramic Society, 83 [1], 2000, s. 235-237
• [19] Temuujin J., Jadambaa T.. Mackenzie K. J. D., Angerer P., Porte F., Riley F.: Thermal formation of corundum from aluminium hydroxides prepared from various aluminium salts, Bulletine of Materials Science, Vol. 23, No. 4, 2000, s. 301-304