CC BY
4
ВЕСТНИК ПНИПУ
2023
Химическая технология и биотехнология
№ 2
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ И НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Алюмомагниевая шпинель (МоАЬОз) имеет широкое применение как огнеупорный конструкционный и электроизоляционный материал, а также обладает высокими качественными характеристиками, такими как механическая прочность, коррозионная и радиационная стойкость. В настоящее время основными методами получения алюмомагниевой шпинели являются: золь-гель метод, твердофазный метод, самораспростроняющийся высокотемпературный синтез, плазменный метод. Недостатком приведенных способов является невысокая производительность, что снижает возможности промышленной реализации технологий. Перспективным способом, лишенным указанного недостатка, является спрей-технология, обеспечивающая при высокой производительности и простоте аппаратурного оформления процесса, высокую дисперсность, однородность получаемых продуктов. Однако физико-химические основы технологии получения ультрадисперсных оксидов и их композиций мало изучены, что явилось предметом наших исследований.
В работе получены порошки композиции из оксида алюминия и оксида магния (А12О3 - MgO) из водно-бутанольных растворов хлоридов соответствующих металлов АЮз и MgCl2 с использованием спрей-технологии тонкого распыления прекурсоров в пламя сжигаемого пропан-бутана с последующим прокаливанием продуктов термогидролиза. Методами сканирующей электронной микроскопии высокого разрешения, рентгеновского энергодисперсионного микроанализа, рентгеновской дифрактомет-рии, дифракции лазерных лучей, методом математического описания физической адсорбции установлено, что образцы порошков стехиометрической композиции А12О3 -MgO образуют алюмомагниевую шпинель MgAl2O4, имеют медианный размер частиц 13,4-18,4 мкм, удельную поверхность 27,30 м2/г, равномерное распределение элементов на поверхности. Остаточное содержание хлора в шпинели после прокаливания при температуре 900 оС в течение 2 ч снижается в 30 раз. Использование изобутилового спирта в прекурсоре способствует получению частиц шпинели меньшего размера.
Ключевые слова: основы спрей-технологии, оксиды алюминия и магния, алюмо-магниевая шпинель, характеристики порошка.
Б01: 10.15593/2224-9400/2023.2.05 УДК 549.5
Научная статья
В.З. Пойлов, А.Л. Казанцев
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия
ОСНОВЫ СПРЕЙ-ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ КОМПОЗИЦИЙ ИЗ ОКСИДОВ АЛЮМИНИЯ И МАГНИЯ
81
V.Z. Poilov, A.L. Kazantsev
Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation
BASICS OF SPRAY TECHNOLOGY FOR OBTAINING CERAMIC COMPOSITIONS OF ALUMINUM AND MAGNESIUM OXIDES
Magnesium aluminum spinel (MgAl2O3) is widely used as a refractory structural and electrical insulating material, and also has high quality characteristics such as mechanical strength, corrosion and radiation resistance. At present, the main methods for producing aluminum-magnesium spinel are: the sol-gel method, the solid-phase method, self-propagating high-temperature synthesis, and the plasma method. The disadvantage of these methods is low productivity, which reduces the possibility of industrial implementation of technologies. A promising method devoid of this drawback is the spray technology, which, with high productivity and simplicity ofprocess design, provides high dispersion and uniformity of the products obtained. However, the physical and chemical foundations of the technology for obtaining ultrafine oxides and their compositions are poorly understood, which was the subject of our research.
In this work, powders of a composition of aluminum oxide and magnesium oxide (Al2O3 - MgO) were obtainedfrom aqueous butanol solutions of chlorides of the corresponding metals AlCl3 and MgCl2 using the spray technology of fine spraying of precursors into the flame of combusted propane-butane, followed by calcination of the products of thermal hydrolysis. Using high-resolution scanning electron microscopy, X-ray energy-dispersive microanalysis, X-ray diffraction, laser beam diffraction, and the method of mathematical description of physical adsorption, it was found that powder samples of the stoichiometric composition Al2O3 - MgO form aluminum-magnesium spinel MgAl2O4, have a median particle size of 13.4-18.4 fim, specific surface 27.30 m2/g, uniform distribution of elements on the surface. The residual chlorine content in spinel after calcination at a temperature of900°C for 2 hours is reduced by 30 times. The use of isobutyl alcohol in the precursor facilitates the production of smaller spinel particles.
Keywords: bases of spray technology, aluminum and magnesium oxides, aluminum-magnesium spinel, powder characteristics.
Порошки оксидов металлов и керамические композиции широко используются в авиационной и космической промышленности для производства керамических материалов, при изготовлении литейных форм для литья жаропрочных и титановых сплавов, в химической, нефтехимической и автомобильной отраслях промышленности для производства керамических материалов, используемых при изготовлении катализаторов, а также дожигателей выхлопных газов автомобилей, для получения фотокатализаторов для очистки воздуха в кондиционерах, при
82
получении керамических покрытий, защищающих сплавы от высокотемпературной и химической коррозии и т.п. В настоящее время все большее значение приобретают ультрадисперсные порошки оксидов металлов и их композиции, с заданными параметрами (химическим, фазовым и дисперсным составами), используемые в аддитивных технологиях для изготовления керамических деталей, имеющих сложную форму. В современном мире керамике принадлежит заметная роль, что связано с широким диапазоном ее физических и химических свойств. Керамика не окисляется и устойчива в более высокотемпературной области в сравнении с металлами. Модуль упругости керамических материалов на порядок выше, чем у металлов. Среди керамик можно найти материалы как с большими, так и малыми (даже отрицательными) значениями коэффициента термического расширения. Широк спектр керамических материалов с разнообразными электрофизическими свойствами, среди которых есть и диэлектрики, и полупроводники, и проводники (сравнимые по проводимости с металлами), и сверхпроводники.
Важнейшими компонентами современной конструкционной и инструментальной керамики являются оксиды алюминия и магния, разнообразные композиты, созданные на основе этих оксидов. Перспективность керамики обусловлена исключительным многообразием ее свойств по сравнению с другими типами материалов, доступностью сырья, низкой энергоемкостью технологий, долговечностью керамических конструкций в агрессивных средах. Производство керамики, как правило, не загрязняет окружающую среду в такой мере, как металлургия [1].
Алюмомагниевая шпинель (АМШ - М^АЬО^ широко применяется как огнеупорный конструкционный и электроизоляционный материал, обладает высокой механической прочностью, а также коррозионной и радиационной стойкостью [2]. Оптически прозрачная АМШ востребована в таких высокотехнологичных областях, как нанофотоника, оптоэлектроника (лазерная техника, передача тепловой энергии излучением), аэрокосмическая техника, системы безопасности (прозрачная броня и др.) [3]. Также АМШ может применяться в твердооксидных топливных элементах [4].
В настоящее время основными методами получения АМШ являются: золь-гель метод, твердофазный метод, самораспростроняющийся высокотемпературный синтез, плазменный метод.
В исследовании [5] авторы получили АМШ переменного состава (М§,А1)АЬО4 из магнезита и бемита на плазматроне при температуре
83
2047 оС со скоростью нагрева 68 оС. В работе [6] авторы получили макропористую АМШ методом спекания при температуре 1600 оС с предварительным измельчением магнезита и Al(0H)з. Другие авторы также применяли активацию в планетарной мельнице и в виброшаровом измельчителе прекурсоров Mg(0H)2 и Al(0H)з с дальнейшим прокаливанием при температуре 1400 оС с получением высокоплотной (98 %) АМШ [7]. Применение наноразмерных Mg0 и Al20з в качестве прекурсоров позволяет получить АМШ при температуре 1200-1250 оС [8]. Снижение температуры спекания с помощью механоактивации показана также в исследовании [9], где показано, что активация снижает температуру спекания до 1200 оС и увеличивает гомогенность. Получение АМШ методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из оксидов алюминия и магния приведено в работе [10], где топливом был высокодисперсный порошок алюминия с дисперсностью менее 30 мкм, а окислителем выступал гексагидрат нитрата магния. В работах [11-14] получили АМШ золь-гель методом из нитратов и цитратов металлов.
В работе [15] получена нанодисперсная АМШ твердофазным синтезом из нитратов Mg и Al с лимонной кислотой при тщательном перемешивании и дальнейшем прокаливании при температурах 6001000 оС. Полученная при 700 оС шпинель обладает высокой каталитической активностью в конверсии метана (57 %). Авторы статьи [16] получили АМШ из измельченных оксидов магния и алюминия, с дальнейшим прокаливанием при температуре 1400-1600 оС и грануляцией методом распылительной сушки.
Н. Shahbazi и др. синтезирована АМШ при температуре 1300 оС со средним размером частиц 90 нм. В процессе смешивались порошки Mg0 и Al20з с добавками LiF для снижения температуры спекания и бинарный сополимер Isobam 600ЛБ (гелеобразователь и диспергирующий агент). Полученный гель подвергали деаэрации и гомогенизации методами ультразвуковым, обработки в шаровой мельнице и в установке Шахбаза [17-19].
Недостатком приведенных способов является невысокая производительность, что снижает возможности промышленной реализации технологий. Перспективным способом получения порошков керамических композиций, лишенного указанного недостатка, является спрей-технология [20], в основе которой лежит термогидролиз распыляемых растворов прекурсоров в пламени и обжиг, обеспечивающий при высокой производительности и простоте аппаратурного оформления процесса,
84
высокую дисперсность, однородность получаемых продуктов. Однако физико-химические основы технологии получения ультрадисперсных оксидов и их композиций мало изучены, что явилось предметом наших исследований.
Методики проведения экспериментов и анализов. Для получения порошка АМШ готовили смесь солей металлов в воде и добавляли, если это было необходимо, спирты из ряда этанол - изопропанол - бу-танол. Полученный раствор из емкости с помощью насоса нагнетали в форсунку-распылитель, на выходе из которой сжатым воздухом или пропан-бутаном, производилось распыление в реактор. Для поджига и поддержания непрерывного горения распыляемого раствора была установлена горелка поджига, в которой непрерывно горела пропан-бутано-вая смесь. Реактор представлял собой кварцевую трубку, покрытую кожухом из муллито-кремнеземного войлока. Контроль и регистрация температуры проводилась с помощью термопары с мультиметром. Для управления расходами исходного раствора, пропан-бутанового газа и сжатого газа были установлены расходомеры. Образующуюся в реакторе газовую фазу отделяли от твердой фазы продукта на электрофильтре.
Полученные образцы порошков анализировали на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) высокого разрешения S-3400N японской фирмы Hitachi с приставкой для рентгеновского энергодисперсионного микроанализа фирмы BRUKER, на приборах для измерения удельной поверхности дисперсных и пористых материалов «СОРБИ-М» и «Mastersizer 2000» фирмы Malvern для измерения гранулометрического состава порошков, фазовый состав определяли, на рентгеновском дифрактометре XRD-7000 фирмы Shimadzu.
Результаты и их обсуждение. Получение порошков композиции AI2O3 - MgO проводили из водных растворов хлоридов соответствующих металлов AICI3 и MgCl2 с использованием следующих прекурсоров и режимов спрей-технологии:
1) прекурсор: водно-бутанольный раствор хлорида алюминия (8,96 %) и хлорида магния (2,31 %) с содержанием бутанола (62,43 %) и воды (26,30 %); технология синтеза: тонкое распыление прекурсора в пламя сжигаемого пропан-бутана при температуре 520 оС, расход прекурсора - 30 мл/мин, расход пропан-бутана - 0,5 л/мин и воздуха на сжигание - 5,0 л/мин;
2) прекурсор: водный раствор хлорида алюминия (22,68 %) и хлорида магния (7,32 %) с содержанием воды 70,0 %; технология синтеза: тонкое распыление прекурсора в пламя сжигаемого пропан-бутана при
85
температуре 666оС, расход прекурсора - 12,5 мл/мин, расход пропан-бутана на сжигание - 5,5 л/мин.
Химический и фазовый составы, средний размер частиц порошков композиции Al2Oз - MgO, удельная поверхность и объем пор композиции Al2Oз - MgO приведены в таблице.
Химический и фазовый составы, средний размер частиц порошков композиции Al2Oз - MgO, удельная поверхность и объем пор
Номер образца A1 O а Mg Фазовый Средний размер частиц, мкм Удельная поверхность, м2/г Объем
мас . % состав пор, см3/г
1а
непрокаленный (получен из водно-спирто- 29,27 54,12 6,53 10,08 - -
вого раствора солей) Алюмо- 16,95
1б прокаленный (получен из водно-спиртового раствора солей)
33,10 55,20 0,22 11,48 магниевая шпинель MgAl2O4 - -
2 непрокаленный (получен из вод- 35,02 46,43 2,98 15,56 20,98 27,30 ± ± 0,60 0,048
ного раствора солей)
Рентгенофазовый анализ показал, что образцы № 1а, б и № 2 до и после прокаливания содержат кристаллическую фазу алюмомагниевую шпинель (см. таблицу). Из данных рентгеноспектрального анализа следует, что при распылении прекурсоров при температурах 520-666 оС в образцах порошков сохраняются примеси хлорсодержащих промежуточных соединений алюминия и магния. При этом остаточное содержание примеси хлора составляет 2,98-6,53 %. Прокаливание этих порошков при температуре 900 оС позволяет снизить остаточное содержание хлора в 30 раз до уровня 0,22 %.
На рис. 1-3 приведены микрофотографии полученных по режиму № 1 порошков композиции Al2Oз - MgO без прокаливания и с прокаливанием.
86
Рис. 1. Микрофотография частиц композиции АЬ0з - Mg0, полученной из водно-спиртового раствора хлоридов алюминия и магния без прокаливания (образец № 1а), увеличение 2500Х
Рис. 2. Микрофотография частиц композиции АЬ0з - Mg0, полученной из водно-спиртового раствора хлоридов алюминия и магния и прокаленной при 900 оС в течение 2 ч (образец № 1б), увеличение 2500Х
Рис. 3. Микрофотография частиц композиции Л1203 - Mg0, полученной из водного раствора хлоридов алюминия и магния (образец № 2), увеличение 2500Х
87
На рис. 1-3 видно, что полученный порошок (образцы № 1а, б) состоит в основном из агломератов частиц. Большая часть частиц представляет собой пластинки неправильной формы, на поверхности которых «налипли» осколки с меньшим размером, также видно небольшое количество сферических частиц. На рис. 3 представлена микрофотография образца № 2, где видно, что образец состоит из мелких (менее 2 мкм), сферических частиц и крупных пористых частиц и их агломератов.
На рис. 4, 5 приведены данные по дисперсному составу частиц порошков композиции Al2Oз - MgO, полученных по различным режимам.
Рис. 4. Дисперсный состав частиц порошка композиции Al2Oз - MgO, полученного из водно-спиртового раствора солей (образец № 1а)
1.01
0.1
10
Size ([jm>
i-
100
1000
Рис. 5. Дисперсный состав частиц порошка композиции Al2Oз - MgO, полученного из водного раствора солей (образец № 2)
Анализ дисперсных составов образцов (см. рис. 4, 5) показал, что непрокаленные порошки имеют полимодальное распределение по размерам, с двумя модами в области 10,5-17 мкм и 13-70 мкм. Образец № 1а является полидисперсным с размерами частиц 0,15-65 мкм, при этом 40 % частиц имеют размер менее 10 мкм, 90 % менее 40 мкм, медианный размер 13,395 мкм. Образец № 2 имеет полидисперсный состав
88
с размером частиц 0,3-120 мкм, при этом 32 % частиц имеют размер менее 10 мкм, 89 % - менее 40 мкм, медианный размер 18,385 мкм. Таким образом, частицы порошка композиции АЬОз - М§0, полученной из водного раствора, имеют больший размер, чем частицы композиции АЬОз - М§0, полученной из водно-спиртового раствора солей А1С1з и М§СЬ.
Для оценки однородности распределения элементов А1 и М§ в порошке композиции АЬОз - М§0 (образец № 2) на поверхности образца по данным исследований на СЭМ составлены карты распределения соответствующих металлов (рис. 6, 7).
Рис. 6. Фотография СЭМ поверхности композиции АЬОз - Mg0, полученной из водно-спиртового раствора солей (образец № 1б): а - оригинал, б - карта распределения элементов (А1 и Mg), увеличение 250Х
Рис. 7. Карта распределения элементов на поверхности композиции АЬОз - Mg0, полученной из водного раствора солей (образец № 2): а - А1, б - Mg увеличение 250Х
Как видно из рис. 6, 7, распределение атомов А1 и Mg на поверхности образца № 2 равномерно.
Таким образом, синтезированные по изучаемой технологии из водных и водно-спиртовых растворов хлоридов металлов А1С1з и MgCl2 образцы порошков композиций АЬОз - Mg0 имеют медианный размер
89
частиц 13,4-18,4 мкм, удельную поверхность 27,30 м2/г, равномерное распределение элементов на поверхности и являются монофазными (алюмомагниевая шпинель). Использование изобутилового спирта способствует получению частиц меньшего размера. Доля алюмомагниевой шпинели в полученных образцах после дополнительного прокаливания при температуре 900 оС может достигать 82 % и выше.
Выводы. Получены порошки композиции AI2O3 - MgO из водно-бутанольных растворов хлоридов соответствующих металлов AlCl3 и MgCl2 с использованием спрей-технологии тонкого распыления прекурсоров в пламя сжигаемого пропан-бутана с последующим прокаливанием продуктов термогидролиза. Показано, что образцы порошков сте-хиометрической композиции Al2O3 - MgO образуют алюмомагниевую шпинель MgAl2O4, имеют медианный размер частиц 13,4-18,4 мкм, удельную поверхность 27,30 м2/г, равномерное распределение элементов на поверхности. Остаточное содержание хлора в шпинели после прокаливания снижается в 30 раз. Использование изобутилового спирта в прекурсоре способствует получению частиц шпинели меньшего размера.
Список литературы
1. Сенина М.О., Лемешев Д.О. Получение порошка алюмомагнезиаль-ной шпинели методом совместного осаждения // Успехи в химии и химической технологии. - 2017. - № 1. - С. 75-76.
2. Ko Y.-C Influence of the characteristics of spinels on the slagresistance of AhO3-MgO and AhO3-Spinel castables / // Journal of the American Ceramic Society. - 2004. - Vol. 83, № 9. - P. 2333-2335. DOI:10.1111/j.1151-2916.2000.tb01559.x
3. Качаев А.А., Гращенков Д.В., Лебедева Ю.Е., Солнцев С.Ст. Оптически прозрачная керамика (обзор) // Стекло и керамика. - 2016. - № 4. - С. 3-10.
4. Heo Y., Choi K., Im S., Oh T., Choi J.M., Noh T.M. Patent U.S. 20180219234. - 2018.
5. Шеховцов В.В., Скрипникова Н.К., Улмасов А.Б. Синтез алюмомагне-зиальной керамики MgAhO3 в среде термической плазмы // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2022. - № 3. -С. 138-146. DOI: 10.31675/1607-1859-2022-24-3-138-146
6. A strategy for controlling microstructure and mechanical properties of mi-croporous spinel (MgAhO4) aggregates from magnesite and Al(OH)3 / Junjie Yan, Wen Yan, Zhe Chen, Mithun Nath, Ning Liao, Guangqiang Li, Qiang Wang // Journal of Alloys and Compounds. - 2022. - Vol. 896. DOI: 10.1016/j.jall-com.2021.163088
90
7. Mechanochemical effect on synthesis and sintering behavior of MgAl2O4 spinel / Surendra Peddarasi, Debasish Sarkar // Materials Chemistry and Physics. -2021. - Vol. 262. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2021.124275.
8. Low-temperature solid reaction synthesis of high sinterability MgAhO4 powder from y-AhOs+MgO and 9/a-AhO3+MgO batches // Xiannian Sun, Xuan Jiang, Yingchun Shan, Xiaoguang Han, Jiujun Xu, Jiangtao Li // Ceramics International. - 2022. - Vol. 48, no. 12. - P. 17471-17480. DOI: 10.1016/j.cera-mint.2022.03.011
9. The effect of mechanical activation on synthesis and properties of MgAhO4 ceramics / N. Obradovic, W.G. Fahrenholtz, S. Filipovic, D. Kosanovic, A. Dapcevic, A. Bordevic, I. Balac, V.B. Pavlovic // Ceramics International. -2019. - Vol. 45, no. 9. - P. 12015-12021. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.03.095
10. Synthesis of magnesium aluminate spinel in the MgO-Al2O3-Al system using the SHS method / N.I. Radishevskaya [et al.] // J. Phys.: Conf. Ser. - 2019. -Vol. 1214. - P. 12-19. DOI: 10.1088/1742-6596/1214/1/012019
11. Synthesis and characterization of MgAhO4 spinel precursor sol prepared by inorganic salts / Sahar Sajjadi Milani, Mahdi Ghassemi Kakroudi, Nasser Pour-mohammadie Vafa, Sanaz Rahro, Fatemeh Behboudi // Ceramics International. -2021. - Vol. 47, no. 4. - P. 4813-4819. DOI: 10.1016/j.ceramint.2020.10.051
12. The low temperature preparation of nanocrystalline MgAl2O4 spinel by citrate sol-gel process / H. Zhang, X. Jia, Z. Liu, Z. Li // Materials Letters. - 2004. -Vol. 58, no. 10. - P. 1625-1628. DOI: 10.1016/j.matlet.2003.09.051
13. Spinel Powder by Combination of Sol-Gel and Precipitation Processes / G. Ye, G. Oprea, T. Troczynski. Synthesis of MgAhO4 // The American Ceramic Society. - 2005. - Vol. 88, no. 11. - P. 3241-3244. DOI: 10.1111/j.1551-2916.2005.00564.x
14. Effect of Synthetic Parameters on Synthesis of Magnesium Aluminum Spinels / J. Duan, X. Wang, Y. Zhang, H. Gao, Y. Xie, J. Yang // Journal of Materials Science and Chemical Engineering. - 2019. - Vol. 7. - P. 1-15. DOI: 10.4236/msce.2019.73001
15. Single step solid-state fusion for MgAl2O4 spinel synthesis and its influence on the structural and textural properties / Norhasyimi Rahmat, Zahira Yaakob, Manoj Pudukudy, Norazah Abdul Rahman, Seri Suriani Jahaya // Powder Technology. - 2018. - Vol. 329. - P. 409-419. DOI: 10.1016/j.powtec.2018.02.007
16. Development of synthesis and granulation process of MgAhO4 powder for the fabrication of transparent ceramic / A. Alhaji, M.H. Taherian, S. Ghorbani, S.A. Sharifnia // Optical Materials. - 2019. - Vol. 98. DOI: 10.1016/-j.optmat.2019.109440.
17. A novel technique of gel-casting for producing dense ceramics of spinel (MgAhO4) / H. Shahbazi, M. Tataei // Ceramics International. - 2019. - Vol. 45, no. 7. - P. 8727-8733. DOI: 10.1016/j.ceramint.2019.01.196.
91
18. Gel-casting of transparent magnesium aluminate spinel ceramics fabricated by spark plasma sintering (SPS) / H. Shahbazi, H. Shokrollahi, M. Tataei // Ceramics International. - 2018. - Vol. 44, no. 5. - P. 4955-4960. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.12.088
19. Optimizing the gel-casting parameters in synthesis of MgAl2O4 spinel / H. Shahbazi, H. Shokrollahi, A. Alhaji // Journal of Alloys and Compounds. - 2017. -Vol. 712. - P. 732-741. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.04.042.
20. Способ получения керамики: пат. 2571876 Рос. Федерация: МПК С04В35/626, С04В35/111 / Батаев В.А., Веселов С.В., Тюрин А.Г. [и др.]; -№ 2014151238/03; заявл. 18.12.2014; опубл. 27.12.2015; Бюл. № 36. - 6 с.
References
1. Senina M.O., Lemeshev D.O. Synthesizing of magnesium-aluminate spinel powder by the method of coprecipitation. Advances in chemistry and chemical technology, 2017, no. 1. pp. 75-76.
2. Ko Y.-C. Influence of the characteristics of spinels on the slagresistance of AhO3-MgO and AhO3-Spinel castables. Journal of the American Ceramic Society, 2004, vol. 83. № 9. pp. 2333-2335. DOI: 10.1111/j.1151-2916.2000.tb01559.x
3. Kachaev A.A., Grashchenkov D.V., Lebedeva Yu.E., Solntsev S.St. Optically transparent ceramics (review). Glass and ceramics. 2016. no. 4. pp. 3-10.
4. Heo Y., Choi K., Im S., Oh T., Choi J.M., Noh T.M. Patent U.S. 20180219234 (2018).
5. Shekhovtsov V.V., Skripnikova N.K., Ulmasov A.B. Synthesis of alumina-magnesia ceramics MgAl2O3 in a thermal plasma environment. Bulletin of the Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering, 2022, vol. 24, no. 3. pp. 138-146. DOI: 10.31675/1607-1859-2022-24-3-138-146.
6. Junjie Yan, Wen Yan, Zhe Chen, Mithun Nath, Ning Liao, Guangqiang Li, Qiang Wang, A strategy for controlling microstructure and mechanical properties of microporous spinel (MgAhO4) aggregates from magnesite and Al(OH)3. Journal of Alloys and Compounds, 2022, vol. 896. DOI: https://doi.org/10.1016/jjall-com.2021.163088
7. Surendra Peddarasi, Debasish Sarkar, Mechanochemical effect on synthesis and sintering behavior of MgAl2O4 spinel. Materials Chemistry and Physics, 2021, vol. 262. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.124275.
8. Xiannian Sun, Xuan Jiang, Yingchun Shan, Xiaoguang Han, Jiujun Xu, Jiangtao Li. Low-temperature solid reaction synthesis of high sinterability MgAhO4 powder from y-AhO3+MgO and 9/a-AhO3+MgO batches. Ceramics International, 2022, vol. 48, no. 12, pp. 17471-17480, DOI: https://doi.org/10.1016/j.cera-mint.2022.03.011
9. N. Obradovic, W.G. Fahrenholtz, S. Filipovic, D. Kosanovic, A. Dapcevic, A. Bordevic, I. Balac, V.B. Pavlovic. The effect of mechanical activation on
92
synthesis and properties of MgAhO4 ceramics, Ceramics International, 2019, vol. 45, no. 9, pp. 12015-12021. DOI: https://doi.org/10.1016/jxera-mint.2019.03.095
10. Radishevskaya N.I. et al. Synthesis of magnesium aluminate spinel in the MgO-AhO3-Al system using the SHS method. J. Phys.: Conf. Ser, 2019, vol. 1214, pp. 12-19. DOI: 10.1088/1742-6596/1214/1/012019
11. Sahar Sajjadi Milani, Mahdi Ghassemi Kakroudi, Nasser Pourmoham-madie Vafa, Sanaz Rahro, Fatemeh Behboudi. Synthesis and characterization of MgAhO4 spinel precursor sol prepared by inorganic salts. Ceramics International, 2021, vol. 47, no. 4, pp. 4813-4819. DOI: https://doi.org/10.1016Zj.cera-mint.2020.10.051
12. H. Zhang, X. Jia, Z. Liu, Z. Li. The low temperature preparation of nano-crystalline MgAl2O4 spinel by citrate sol-gel process, Materials Letters, 2004, vol. 58, pp. 1625-1628. DOI: 10.1016/j.matlet.2003.09.051
13. G. Ye, G. Oprea, T. Troczynski. Synthesis of MgAl2O4 Spinel Powder by Combination of Sol-Gel and Precipitation Processes, The American Ceramic Society, 2005, vol. 88, no. 11, pp. 3241-3244. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2005.00564.x
14. J. Duan, X. Wang, Y. Zhang, H. Gao, Y. Xie, J. Yang. Effect of Synthetic Parameters on Synthesis of Magnesium Aluminum Spinels, Journal of Materials Science and Chemical Engineering, 2019, vol. 7, pp. 1-15. DOI: 10.4236/msce.2019.73001
15. Norhasyimi Rahmat, Zahira Yaakob, Manoj Pudukudy, Norazah Abdul Rahman, Seri Suriani Jahaya. Single step solid-state fusion for MgAhO4 spinel synthesis and its influence on the structural and textural properties, Powder Technology, 2018, vol. 329, pp. 409-419. DOI: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.02.007
16. A. Alhaji, M.H. Taherian, S. Ghorbani, S.A. Sharifnia. Development of synthesis and granulation process of MgAhO4 powder for the fabrication of transparent ceramic, Optical Materials, 2019, vol. 98. DOI: https://doi.org/-10.1016/j.optmat.2019.109440.
17. H. Shahbazi, M. Tataei. A novel technique of gel-casting for producing dense ceramics of spinel (MgAhO4), Ceramics International, 2019, vol. 45, no. 7, pp. 8727-8733. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.01.196.
18. H. Shahbazi, H. Shokrollahi, M. Tataei. Gel-casting of transparent magnesium aluminate spinel ceramics fabricated by spark plasma sintering (SPS), Ceramics International, 2018, vol. 44, no. 5, pp. 4955-4960. DOI: https://doi.org/-10.1016/j.ceramint.2017.12.088.
19. H. Shahbazi, H. Shokrollahi, A. Alhaji. Optimizing the gel-casting parameters in synthesis of MgAl2O4 spinel, Journal of Alloys and Compounds, 2017, vol. 712, pp. 732-741. DOI: https://doi.org/10.1016/jjallcom.2017.04.042.
93
20. Bataev V.A., Veselov S.V., Tyurin A.G. et al. Sposob polucheniya keramiki. [The method of obtaining ceramics]. Patent Rossiiskaia Federatsiia no. 2014151238/03 (2015).
Об авторах
Пойлов Владимир Зотович (Пермь, Россия) - доктор технических наук, профессор кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: vladimirpoilov@mail.ru).
Казанцев Александр Леонидович (Пермь, Россия) - инженер кафедры «Химические технологии» Пермского национального исследовательского политехнического университета (614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: itilamid@rambler.ru)
About authors
Vladimir Z. Poilov (Perm, Russian Federation) - Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Chemical Technologies, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., 614990, e-mail: vladimir-poilov@mail.ru).
Alexander L. Kazantsev (Perm, Russian Federation) - Engineer, Department of Chemical Technology, Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky av., Perm, 614990, e-mail: itilamid@rambler.ru).
Поступила: 02.02.2023
Одобрена: 15.05.2023
Принята к публикации: 30.05.2023
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов равноценен.
Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:
Пойлов, В.З. Основы спрей-технологии получения керамических композиций из оксидов алюминия и магния / В.З. Пойлов, А.Л. Казанцев // Вестник ПНИПУ. Химическая технология и биотехнология. - 2023. - № 2. - С. 81-94.
Please cite this article in English as:
Poilov V.Z., Kazantsev A.L. Basics of spray technology for obtaining ceramic compositions of aluminum and magnesium oxides. Bulletin of PNRPU. Chemical Technology and Biotechnology, 2023, no. 2, pp. 81-94 (In Russ).
