Способ получения электропроводной плитки и масса для металлизации

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ ПЛИТКИ И МАССА ДЛЯ МЕТАЛЛИЗАЦИИ(71) Заявитель Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины(73) Патентообладатель Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины(57) 1. Способ получения электропроводной плитки, заключающийся в том, что на поверхность плитки наносят слой из порошка металла и неорганического соединения кремния и обжигают, отличающийся тем, что в качестве порошка металла используют порошок алюминия, а в качестве неорганического соединения кремния натриевое или калиевое жидкое стекло при соотношении порошок алюминияжидкое стекло 1005 800, а обжиг проводят при температуре не ниже температуры плавления алюминия. 2. Масса для металлизации, содержащая порошок металла и неорганическое соединение кремния, отличающаяся тем, что она содержит в качестве порошка металла порошок алюминия, а в качестве неорганического соединения кремния натриевое или калиевое жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.порошок алюминия 10-95 натриевое или калиевое жидкое стекло 5-90. 3. Масса по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит воду в количестве 80-120 ч. на 100 ч. порошка алюминия. Изобретение относится к металлизации керамики, содержащей кремнезем и может быть использовано для получения электроприводной плитки, применяемой для внутренней и внешней отделки стен и покрытия полов, в особенности на производствах по изготовлению полупроводников и в компьютерных залах для снятия статического электричества. Известен способ получения электроприводных плиток, включающий нанесение на основу керамической плитки водного раствора соли и термообработку полученной заготовки до выделения электропроводного слоя 1. В известном способе применяют массу для металлизации, содержащую растворимую соль и воду 1. Высокотемпературная сушка при 300 С нанесенной на основу плитки массы в виде пасты превращает последнюю в электропроводную глазурь. Известная масса состоит из раствора, содержащего продукт взаимодействия карбоксилата олова, примеси и пероксида водорода, что ограничивает применение массы и способа ввиду дефицитности названных компонент. Это требует поиска новых более доступных компонентов в составе масс (паст) для металлизации. 3345 1 Известен способ получения электропроводной плитки, включающий нанесение на поверхность плитки слоя реагентов, содержащего электропроводный компонент, и обжиг полученной заготовки 2. В известном способе в качестве электропроводного компонента используют оксид олова, который вместе с соединением сурьмы вводят в глазурь, нанося затем последнюю на поверхность плитки. Однако упомянутые соединения, как правило, дефицитны, получение глазури усложняет технологию, что ограничивает возможность применения известного способа. Наиболее близким к заявляемому является способ получения электропроводной плитки, заключающийся в том, что на поверхность плитки наносят слой из порошка металла и неорганического соединения кремния и обжигают 3. При этом в известном способе нанесение слоя осуществляют нанесением пасты (массы) для металлизации. Указанная масса является наиболее близкой к заявляемой массе и содержит порошок металла и неорганическое соединение кремния 3. В качестве неорганического соединения кремния в известной массе используют диоксид кремния, а в качестве порошка металла - вольфрам. Применение последнего для металлизации существенно увеличивает стоимость изделий. Технология применения пасты требует высоких температур обжига 1200-1400 С, восстановительной атмосферы, что также не способствует снижению стоимости керамических изделий, полученных с помощью известных способа и массы. Указанные особенности затрудняют применение способа и массы при производстве электропроводной плитки. Заявляемое изобретение решает задачу создания массы для металлизации и способа изготовления на ее основе электропроводной плитки. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в расширении номенклатуры технических составов, используемых для металлизации керамики при производстве электропроводных плиток, в том числе за счет снижения дефицитности используемых материалов. Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что в способе получения электропроводной плитки, заключающемся в том, что на поверхность плитки наносят слои из порошка металла и неорганического соединения кремния и обжигают, в качестве электропроводного порошка используют порошок алюминия, в качестве неорганического соединения кремния натриевое или калиевое жидкое стекло при соотношении порошок алюминия жидкое стекло 100(5800), а обжиг проводят при температуре не ниже температуры плавления алюминия. Достижение указанного технического результата обеспечивается также тем, что масса для металлизации,содержащая порошок металла и неорганическое соединение кремния, содержит в качестве порошка металла порошок алюминия, а в качестве неорганического соединения кремния натриевое или калиевое жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, в мас.порошок алюминия 1095 жидкое натриевое или жидкое калиевое стекло 590. Кроме того, масса дополнительно содержит воду в количестве 80-120 мас.ч. на 100 мас.ч. порошка алюминия. Заявляемый способ и масса связаны единым изобретательским замыслом, при этом масса является веществом, используемым в способе. Сущность изобретения заключается в следующем. При обжиге слоя реагентов, состоящего из порошка алюминия и жидкого натриевого или калиевого стекла в массовом соотношении 100(5800), при температуре не менее температуры плавления алюминия, порошок алюминия расплавляется и расплав проникает в неровности и поры подложки. При этом алюминий расплава взаимодействует с оксидом натрия или калия и с диоксидом кремния, получившимися при разложении жидкого стекла, а также с диоксидом кремния подложки. Алюминий восстанавливает кремний из диоксида кремния подложки и слоя реагентов. При достаточности реагентов и времени реакция восстановления идет вглубь подложки. Образующийся при этом электропроводный слой состоит преимущественно из алюминия и кремния. Образование слоя реагентов осуществляют нанесением массы заявляемого состава. При обжиге заготовки, состоящей из массы и плитки обеспечивается протекание вышеописанных реакций и получение на поверхности подложки металлизированного электропроводного слоя. Температура обжига 7001100 С, т.е. не менее температуры плавления алюминия. Время обжига 20120 мин выбирают в зависимости от состава подложки и количества реагентов. Таким образом, формирование слоя реагентов в заявляемом способе может быть осуществлено нанесением заявляемой массы либо последовательным нанесением жидкого стекла и порошка алюминия. Расхождение в количественном соотношении содержания порошка алюминия и жидкого стекла в массе и при последовательном нанесении слоев в способе обусловлено влиянием технологии нанесения на подложку. При нанесении количества порошка алюминия и жидкого стекла в слое менее или более оптимальных(определяющих) значений электроприводное покрытие либо не образуется, либо формируется с дефектами сплошности. Аналогичное явление наблюдается при нанесении слоя из массы с запредельными значениями 2 Жидкое натриевое стекло Жидкое калиевое стекло Вода Состав подложки Плитка для полов Фасадная плитка Свойства Удельное электросопротивление,Ом/квадрат Качество покрытия Сплошное, одно- родное С дефектами Покрытие не образовалось 3345 1 компонента. При обжиге заготовки при температурах меньших чем температура плавления, слой электропроводного покрытия на плитке не формируется. Массу получают перемешиванием компонент до получения однородного состояния. При малых количествах жидкого стекла последовательным перемешиванием могут быть получены сухие смеси порошка алюминия и/или порошка алюминия, покрытого затвердевшим силикатом натрия. При средних значениях компонент масса имеет пастообразную консистенцию. При преобладании жидкого стекла масса имеет пастообразную консистенцию либо является жидкой суспензией. Нанесение массы на поверхность осуществляют технологическими средствами, выбранными в зависимости от ее физического состояния кистью, окунанием, пульверизацией и т.п. Аналогичные приемы нанесения могут быть использованы при последовательном нанесении слоев, где могут быть применены методы распыления разных типов, включая осаждение из газовой фазы. Разведение массы водой в оптимальном соотношении 80120 по отношению к порошку алюминия обеспечивает получение пасты или жидкости, обеспечивающей нанесение наиболее однородных слоев реагентов и получение качественного электропроводного металлизированного покрытия на подложке. В таблице представлены составы заявляемой массы, а также представлены составы, полученные смешением компонент при запредельных значениях (исследуемые составы). Для приготовления масс использовали порошки алюминия по ГОСТ 6-58-73, жидкое натриевое стекло по ГОСТ 130878-81, жидкое калиевое стекло по ТУ 6-18-204074. Заявляемый способ осуществляли нанесением масс заданных составов на поверхность керамических плиток равномерным слоем толщиной 0,30,6 мм с последующим обжигом при температуре 800 С в течение 20 мин на воздухе. Аналогичным образом наносили и обжигали исследуемые составы масс. В качестве подложки для нанесения использовали плитку для полов (ГОСТ 6787-80), плитку керамическую фасадную (ГОСТ 13396-84). Свойства полученных по заявляемому способу и с помощью заявляемых масс для металлизации электропроводных керамических плиток приведены в таблице (примеры 514). В таблице также приведены свойства керамических плиток, полученных с использованием исследуемых составов масс (примеры 14, 1516). Заявляемый способ осуществляли также последовательным нанесением на поверхность плитки слоя жидкого стекла с последующим напылением порошка алюминия в заданных количествах с последующим обжигом заготовки при 800 С в течение 30 мин (примеры 17, 18). Аналогичным образом осуществляли попытку получения электропроводной плитки с использованием запредельных значений компонент (пример 19). Полученные, согласно заявляемому способу и заявляемой массе, плитки имели высокую адгезию к подложке, высокую прочность и образовали сплошное однородное электропроводное покрытие на поверхность плитки. Покрытие не изменило своих свойств после 6-месячной выдержки в воде и 6-месячной выдержки на воздухе. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.