套管块的制作方法_2

文档序号:9390136阅读:来源:国知局
括的CuO的量为小于0. 5wt% (例如小于0. 4wt%、或小于0. 3wt% ),并且在约0. 05wt%与约0. 5wt%之间的范围内。 当使用ZnO和CuO的特定的组合时,组合物中ZnO的量总体上是小于约0. 3wt%,小于约 0. 2wt%,或甚至小于约0. 17wt%。在某些实施方案中,ZnO可以于0. 05与约0. 2wt%之间 的范围内存在。
[0024] 在某些实例中,该本体可以包含一种单一的烧结助剂。例如,一些可替代的实施方 案可以仅使用CuO,这样使得用于形成最终形成的套管块的组合物包括不大于约lwt%的 CuO。事实上,某些组合物可以包括的CuO的量为不大于约0. 8wt%,不大于约0. 6wt%,以 及特别地在约〇. 3wt%与约0. 8wt%之间的范围内。
[0025] 其他组合物可以仅使用Mn203作为单一的烧结助剂。这类组合物可以包括的Mn203 的量为不大于约lwt%,例如不大于约0. 8wt%或甚至不大于约0. 6wt%。某些实施方案使 用的Mn203的量在约0. 3wt%与约0. 8wt%之间的范围内。
[0026] 如以上所指出的,该组合物可以进一步包括其他添加剂,例如改变电阻率的物种。 改变电阻率的物种适合用于改变最终形成的套管块的电阻率。如以下将更为详细描述的, 改变套管块的电阻率可以有助于形成具有特定电导率的套管块。
[0027] 适合的改变电阻率的物种可以包括多种氧化物,例如Sb203、As203、Nb203、Bi203、以 及Ta205、或它们的组合。总体上,对于包括改变电阻率的物种的组合物而言,这类添加剂 是以少量存在的。例如,该组合物可以包括不大于约2wt%,或不大于约1.5wt%,不大于 约lwt%,或甚至不大于约0. 5wt%的改变电阻率的物种。某些组合物可以包括的改变电 阻率的物种的量在约0. 25wt%与约2wt%之间的范围内,并且更特别地在约0. 5wt%与约 1. 5wt%之间的范围内。
[0028] 根据一个实施方案,Sb203是特别适合的改变电阻率的物种。对于使用Sb203作为 改变电阻率的物种的组合物而言,Sb203能够按以下各项的一个量存在:不大于约2wt%, 例如不大于约1. 5wt%,例如在约0.lwt%至1. 5wt%之间的范围内,并且更特别地,在约 0? 2wt%与约1. 2wt%之间的范围内。
[0029] 值得注意的是,该组合物包括少量的Cr203。对于该组合物特别希望的是掺入少量 的氧化铬,因为这一物种具有形成六价铬的可能性,六价铬对于人类是不安全的并且危险 的。这样,该组合物总体上包括小于约lwt%的Cr203。其他组合物可以包括更少的,例如不 大于约〇? 5wt%、不大于约0? 3wt%、不大于约0? 2wt%、或甚至不大于约0?lwt%的Cr203。 某些实施方案使用Cr203的量在约0.Olwt%与约0. 3wt%之间的范围内。
[0030] 可以将这些添加剂组合成粉末用于和氧化锡粉末一起形成一种干粉混合物。然后 可以通过不同的成型操作(包括例如压制、模制、或在湿混合物的情况下浇铸)使该混合物 形成陶瓷坯体。根据一个实施方案,将该混合物压制(例如通过等静压压制)以形成陶瓷 坯体。在形成陶瓷坯体之后,可以通过在高温下(典型地在至少约1400°C的数量级)烧结 该陶瓷坯体来制造最终形成的套管块,直至获得基本上致密的并且烧结的陶瓷体。在烧结 和冷却之后,可以将套管块本体进行机加工从而在其中形成多个洞(即孔),这样使得该套 管块适合使用。应当理解的是,取决于成型过程可以使用其他的工艺特征,例如等静压压制 可以是冷等静压压制或者可以包括施用热量,例如它是热等静压压制。
[0031] 现在参考基于氧化锡的套管块本体的某些特征,该物品总体上被成形为使得它 具有低的表观孔隙率。例如,该套管块可以被成形为使得它具有的表观孔隙率不大于约 4vol%。在其他实施方案中,该表观孔隙率可以更低,例如不大于约2vol%,例如不大于约 lvol%,并且特别是在约0.lvol%与约2vol%之间的范围内。
[0032] 这样,这些套管块是特别致密的物品,典型地具有的密度为至少约6. 5g/cm3。在 其他实例中,该密度可以是更大的,例如至少约6. 55g/cm3、至少约6. 6g/cm3、或甚至至少约 6. 65g/cm3。在一个具体的实施方案中,该套管块被成形为使得它的密度在约6. 5g/cm3与约 7. Og/cm3之间的范围内。形成这类致密的物品有助于形成一种刚性的、致密的本体(该本 体不易被熔化的玻璃穿透)并且避免污染流动穿过该套管块的熔化的玻璃以及从套管块 本体中释放颗粒(例如结石(stones)),这种颗粒的释放可能导致堵塞下面的铂套管中的 孔,这可能中断制造。
[0033] 当在高温下暴露于熔化的玻璃时在此所述的基于氧化锡的套管块本体证实具有 优秀的耐腐蚀性,这适合用于减少颗粒产生并且减少污染流动穿过该套管块的熔化的玻 璃。根据一个实施方案,当在1450°C下暴露于熔化的玻璃持续90小时的时候,在此所述的 套管块具有的腐蚀速率为不大于约2E-5Kgmb1。在其他实例中,该腐蚀速率是更低的,例 如不大于约1. 75E_5Kg m 2s \不大于约1. 5E_5Kg m 2s \或甚至不大于约1. 4E_5Kg m 2si。 事实上,当在1450°C下暴露于熔化的玻璃持续90小时的时候,该腐蚀速率典型地是在约 0? 5E_5Kgm2s 1 与约 1. 5E_5Kgm2s 1 之间的范围内。
[0034] 如通过在室温下测量的M0R(破裂模数)所证实的,在此所述的套管块具有优秀的 内在强度。具有适合的内在强度的套管块对于本体内的机械应力(这些应力可能导致裂缝 以及本体潜在地失效)是具有耐受性的。根据一个实施方案,该套管块具有的内在MORS 不小于约30MPa,例如至少约40MPa、至少约50MPa、或甚至在至少约60MPa的数量级。在此 所述的某些实施方案形成了套管块,这些套管块具有的内在MOR在约50MPa与约1lOMPa之 间的范围内。
[0035] 除了套管块的内在强度之外,该基于氧化锡的套管块本体还证实具有改进的抗热 震性。假定在超过l〇〇〇°C的温度下熔化的玻璃正流动穿过套管块的内部,当套管块暴露于 高温度梯度时,它们必须具有适合的抗热震性,虽然套管块的外表面暴露于环境温度(该 环境温度可以是600°C的数量级)。在一些实例中,套管块本体的内部与外部之间的热梯度 可以尚达800C。
[0036] 在此所述的基于氧化锡的套管块在将该套管块材料加热到1000°C持续给定的 持续时间、并且此后将该套管块材料淬火之后,总体上具有基于所测量的M0R值不小于约 60%的抗热震性。可以将加热并且淬火之后材料的M0R值与室温下测量的内在M0R值进行 比较(例如与之相除)以提供一个百分比,该百分比表明由于热震事件(即加热和淬火)造 成的M0R的改变。这样,60%的抗热震性表明在规定温度下加热和淬火之后该本体能够维 持其内在M0R值的60%。在其他实施方案中,当加热到1000°C持续30分钟并且淬火时,这 些套管块的抗热震性是更大的,例如它是不小于约65%、不小于70%、不小于约75%、或甚 至不小于约80%。根据一个具体的实施方案,当加热到在1000°C持续30分钟并且淬火时, 在此所述的套管块本体的抗热震性是在约60%至95%之间的范围内,并且更特别地,在约 70%至90%之间的范围内。
[0037] 除了在此所述的特征之外,该基于氧化锡的套管块还可以被成形为使得它们在一 定程度上是导电的。根据一个实施方案,在高于l〇〇°C的温度下该套管块可以具有不大于 lohm-cm的电阻率。在其他实施方案中,在大于100°C的温度下该电阻率可以更低,例如不 大于约0.l〇hm-cm、不大于约0. 01ohm-cm、或甚至不大于约0. 001ohm-cm。具体的实施方案 可以使用多种套管块,在大于l〇〇°C的温度下这些套管
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