Файл: Сычев, М. М. Неорганические клеи.pdf

получаемая кипячением смеси глины с ортофосфорной кисло­ той [16].

Подобную связку получают нейтрализацией шликера глиной при кипячении в течение 5 мин [17]. Если принять оптимальное мольное соотношение А120 3 : Р20 5 за единицу, то хорошие ре­ зультаты получали для «связки», отвечающей соотношению А120 3: Р2Об = 0,3—0,7. По сравнению с затворением глино-ша­ мотных составов ортофосфорной кислотой при использовании такой связки не происходит вспучивания масс, и можно рабо­ тать с полусухими массами. При формовании огнеупорных бло­ ков (давление прессования составляет 60 кгс/см2) к шамоту добавляют —20 вес.% глино-фосфатной связки. Через 3 мес. хранения АФС в закрытом сосуде выпадает осадок, составляю­ щий — 38% от веса связки.

На основе алюмофосфатной связки разработаны клеи для склеивания металлов, керамики с металлами, стекла с керами­ кой и металлами. Такие клеи можно использовать при высоких температурах и с сохранением относительно высоких диэлект­ рических свойств клеевого шва. АФС широко используют для получения защитных тепло- и электропокрытий по металлам, а также высокоогнеупорных масс и изделий. Поскольку покры­ тия, клеи, массы, изделия представляют собой композиционные

Вяжущие композиции на алюмофосфатной связке для обес­ печения водостойкости нагревают до 300 °С.

Для придания клеям или изделиям термостойкости в связку вводят тугоплавкий наполнитель, не образующий легкоплав­ ких эвтектик с остальными компонентами системы. В связку в нужном количестве вводят наполнитель и перемешивают до гомогенного состояния. При применении химических добавок — активаторов — их вначале по частям смешивают с наполните­ лем. При использовании клея на АФС важно правильно по­ добрать режим термообработки (в литературе часто пишут «режим сушки»), В действительности при термообработке проис­ ходят сушка (удаление физической воды) и процессы, связан­ ные с отвердеванием. В одной из работ при использовании клея на основе корунда и АФС рекомендуется подъем температуры

или соединяют детали с контролируемыми расстояниями между ними, а также при необходимости строгой дозировки клея, большое значение приобретает устойчивость клеев, зависящая от стабильности алюмофосфатных связок. Для получения ста­ бильных связок необходимо тщательно корректировать соотно­ шение исходных компонентов и температурный режим приго­ товления. Лучшие результаты дают связки с плотностью 1,70—

112

Количество наполнителя может колебаться от 70 до 85%, при­ чем имеется оптимальная концентрация, обеспечивающая мак­ симальную прочность шва. Клеи с наполнителем из порошка кварцевого стекла имеют довольно стабильные значения ди­ электрической проницаемости е — 2,5—3,5 и тангенса угла по­ терь tg б — 0,0025—0,0005 при 20—600 °С и частоте 104 Гц.

Добавляя в связки 30 вес.% ТЮ2, можно увеличить е до 8—9 с одновременным увеличением значения tg6 до 5-10~3 [19].

В высокотемпературные клеи и массы на основе алюмофосфатной связки вводят иногда и графит. Это позволяет регулиро­ вать теплопроводность шва или композиционного материала на основе клея. Так, известно использование смеси наполнителей А120 3 и графита [20]. Клеи на основе АФС с характеристи­ ками

струкции прочность на сдвиг Rcдв = ~ 2 7 кгс/см2. По данным работы [22], при склеивании стали с корундом клеем на основе АФС (корунд + АФС) прочность на сдвиг (образец для испы­ тания —- стальная трубка на клею, посаженная на корундовую трубку) растет в интервале 500— 1300°С и достигает макси­ мальных значений при 1100°С (60— 140 кгс/см2). Наиболее вы­ сокая прочность наблюдается при использовании АФС со сте­ пенью нейтрализации N = 50% (N = 0% соответствует Н3РО4,

N = 100% соответствует AIPO4)'.

Специфический термостойкий клей на основе алюмофосфатной связки получают, сочетая связку с окисью алюминия, вы­ сокоглиноземистым цементом и окисью хрома. Такой клей отвер­ девает при 120 °С и работает до 2000 °С [23]. Использование фосфатных связок в качестве клеев рассмотрено в работе [24].

Покрытия по металлам получают, приготовив композицию связка — наполнитель. Наполнителем регулируют усадку, к. т. р. или электрические и термофизические свойства. При введении в АФС диборида титана покрытия перестают смачиваться рас­ плавленными цинком и алюминием [25]. Методы нанесения по­ крытия— полив, окунание, пульверизация.

Как было показано в главе I, при использовании минераль­ ных клеев адгезия, видимо, должна иметь электрическую при­ роду [26]. Так, при определении величины адгезии измеряли электризацию поверхности с помощью струнного электромера. В случае смешанного отрыва наблюдалась значительная по величине разноименная электризация поверхностей, причем, отрываемый металл, являясь донором электронов, несет на своей поверхности положительный заряд. С увеличением уси­

114

лия отрыва поверхностная электризация возрастает. Однако существует мнение, что из-за высокой проводимости металлов двойной слой на контакте металлов не проявляется. Поэтому для прочного сцепления лучше применять клеи-диэлектрики, об­ ладающие высокими удельными сопротивлениями [27].

Для высокотемпературных покрытий по металлу используют составы связка-наполнитель (корунд М-5) с размером зерен 5—8 мкм и соотношением 1:1,5 (влажность смеси 50—60%, консистенция сметаны). Покрытие наносят на металл толщи­ ной 0,15—0,3 мм, если необходимо, то в несколько слоев. По­ крытие прогревают 6—8 ч при 265°С. Такая температура обес­ печивает водостойкость. Прокаливание при более высоких тем­ пературах уменьшает прочность сцепления с металлом, которая может достигать 100 кгс/см2 [28]. Наполнителями могут служить также Zr02 и MgO. На основе алюмофосфатной связки, огне­ упорных наполнителей и активирующих процесс химических добавок были разработаны клеи и покрытия, пригодные для склеивания и защиты конструкционных материалов в условиях высоких температур или агрессивных сред [26]. Адгезия (R0тр) таких клеев (прочность на отрыв в кгс/см2) составляет:

При введении в композицию, наряду с инертным наполни­ телем, активного порошкового компонента (CaZr03, Сг20 3, MgCr20 4) удалось получить' системы, отвердевающие при 50— 150°С (табл. 37, 38).

Огнеупорные покрытия по металлам изготовляли из АФС и

в воде. Для снижения температуры отвердевания в композицию

115

стве 5%. Однако температуру термообработки удалось снизить только до ~150°С , при введении 3% NiO или Сг20 3. Некото­ рые добавки улучшали адгезию (табл. 40). Наилучшая адгезия к металлу получалась при введении в композицию 3% Сг20 3. Огнеупорность покрытий, содержащих 1—5% NiO или Сг20 3, была выше 1850 °С. Сцепление с металлом (15—30кгс/см2) было

116