Огнеупорный клей и мастика клеящая производства НПП "Теплоограждение"
О том, насколько сегодня необходимы термостойкие клеи, можно получить представление на примере космических аппаратов и ракет, крепление теплозащиты которых находится под жестким температурным воздействием, достигающим 2000°C - 3000 °C. Следует также отметить, что используемый сегодня в машиностроении металлообрабатывающий инструмент эксплуатируется на высоких скоростях и подвержен сильному нагреву, что обуславливает создание новых сверхтвердых материалов, многие из которых не поддаются сварке и могут быть соединены только при помощи склеивания. Без применения термостойких клеев нельзя представить работу сталелитейной промышленности, где они используются для кладки огнеупорного кирпича и футеровки плавильных печей, нагреваемых до температуры 1800 °C. Что же включает в себя термин "огнеупорный клей"? В целях объективности следует отметить, что это определение весьма условно и может быть интерпретировано в зависимости от диапазона рабочих температур и специфики применения огнеупорных клеев. В данной статье к термостойким клеящим составам отнесены огнеупорные неорганические клеи, применяемые в промышленном производстве и сохраняющие свои свойства при температурах выше 500°C. Неорганические клеи наиболее термостойкие из всех существующих на сегодняшний день клеящих составов. Многие из них выдерживают термическую нагрузку до 3000°C и обладают практически неограниченной жизнеспособностью. В технической литературе материалы этого класса можно встретить также под названиями: "огнеупорные мертели и растворы", "клеи-связки", "клеи-цементы", "вяжущие системы", "клеящие композиции". По существу, эти материалы близки по назначению, но отличаются техническими и физико-химическими свойствами. К неорганическим клеям относят: фосфатные, керамические, силикатные, металлические клеящие системы. Фосфатные огнеупорные клеиФосфатные клеи способны выдерживать температуру до 1000°C и выше. Для их изготовления применяется фосфорная кислота или различные фосфатные связующие. Если за основу берется фосфорная кислота, то такие составы часто называют цементами, а если используются фосфатные связующие, то – клеями.
Представляют интерес клеи на основе фосфатных связующих, способствующих улучшению механических характеристик клеевых соединений и упрощению технологии их использования. В настоящее время практическое применение нашли алюмофосфатные, алюмохромфосфатные, магнийфосфатные, хромфосфатные, никельфосфатные и другие виды фосфатных связующих. Наиболее широкое применение находят алюмофосфатные, алюмоборфосфатные, силикофосфатные, алюмохромфосфатные связующие. Свойства фосфатных клеев напрямую зависят от вида и количества наполнителя, в качестве которого используются корунд, графит, измельченный кварцевый песок, нитрид алюминия, двуокись титана, оксид хрома. Фосфатные клеи относятся к материалам, обладающим уникальным сочетанием свойств. Помимо термостойкости, они обладают высокой адгезией к металлам и керамике, пожаробезопасны, характеризуются доступностью сырья, относительно невысокой стоимостью, экологической чистотой. Сфера применения фосфатных клеев более чем обширна, и в первую очередь, это металлургия, строительство, ракетостроение. Используются они для монтажа футеровок из термостойких изделий, изготовления абразивов, огнеупорных минеральных плит. Керамические огнеупорные клеиКерамические клеи изготавливают на основе оксидов натриевой селитры, борной кислоты, стекол и других веществ. Часто, для повышения прочностных показателей в их состав вводятся порошки металлов. Классический метод получения керамического клея заключается в сплавлении смеси оксида кремния, борной кислоты, натриевой селитры и оксида железа. После сушки, измельчения, добавления наполнителей и оксидов металлов в смесь вводится до 30% воды. Склеивание проводится при температуре от 540 до 1090°C. Введение в клеевые составы до 5% порошкового алюминия, меди или карбонильного железа увеличивает их термостойкость. Применяются керамические огнеупорные составы для склеивания керамики и металла. В сталелитейной промышленности эти материалы используются для футеровки сталеразливочных ковшей, сталевыпускных отверстий электропечей и конвертеров. Применение керамических огнеупорных клеев обеспечивает прочность кладки печей при высоком температурном воздействии, препятствует проникновению металла в кладочные швы. Керамические огнеупорные клеи используются также для склеивания волокнистых теплоизоляционных материалов, их приклеивания к металлическим элементам тепловых агрегатов и другим огнеупорным материалам. Силикатные огнеупорные клеиСиликатные клеи изготавливаются на основе силикатов калия и натрия. В качестве наполнителя чаще всего применяется глина. Но могут использоваться и другие вещества. Существует технология изготовления силикатных огнеупорных клеев на основе натрийборсиликатов. Иногда в качестве добавок в клеевой состав вводятся карбонаты бария или кальция, а также пятиокись ванадия и фосфора. Такие клеи наиболее эффективно применяются для соединения хромовых и хромникелевых сталей, сплавов титана с ванадием и алюминием. Огнеупорные силикатные клеи применяются для изготовления теплоизоляционных элементов в нагревательных печах, для крепления плиточных материалов к кирпичной кладке и металлическим конструкциям, приклеивания асбестовой, волоконной изоляции к цементу, стали, другим материалам, для усиления прочностных характеристик материалов и изделий с целью их последующего применения в условиях высокой температурной нагрузки до 1600°С. Металлические огнеупорные клеиМеталлические огнеупорные клеи являются смесью жидких металлов (ртуть, галлий и другие) с порошками более тугоплавких металлов (медь, вольфрам и другие). В качестве жидкого компонента используются также расплавы галлия с некоторыми другими металлами, температура плавления которых ниже чем у галлия. В процессе взаимной диффузии компонентов такие системы образуют различные интерметаллические соединения и сплавы, температура плавления которых существенно превышает температуру плавления жидких компонентов, благодаря чему наблюдается процесс затвердевания клеев. Таким образом, чем больше в клеевом составе жидкого металла, тем более пластичными свойствами он обладает и легче наносится на склеиваемые поверхности. Клеи с меньшей концентрацией жидкого металла быстрее затвердевают и способны работать при более высоких температурах. С целью придания клеям большей жизнеспособности, смешение компонентов нужно проводить при температуре, максимально приближенной к температуре плавления жидкого металла. Повышение температуры способствует снижению долговечности клеевых составов, а также интенсивному окислению его компонентов. Металлические клеи могут быть использованы в процессе изготовления высокотемпературных штепсельных разъемов. Галлиевые клеящие композиции хорошо себя зарекомендовали при соединении в условиях комнатной температуры меди с медью, молибденом, вольфрамом, кремнием, никелем, индием, титаном, барием. Ими можно склеивать нержавеющую сталь со сталью и кварцем, стекло со стеклом и никелем, а также керамику со сталью, вольфрамом, латунью. Возможны и другие варианты. Клеящие огнеупорные мастикиК отдельному виду огнеупорных материалов относятся мастики клеящие огнеупорные. Они предназначены для соединения между собой огнеупорных кирпичей, герметизации тепловых агрегатов, нанесения футеровки. Благодаря высокой адгезии по отношению к поверхности термостойких изделий, металлу, бетону, керамики огнеупорные мастики используются в качестве обмазок, защитных покрытий, огнеупорных клеев, ремонтных составов. Как правило, огнеупорные мастики изготавливаются на основе силикатных и фосфатных вяжущих в сочетании с неорганическими химическими добавками и наполнителями минерального происхождения. Огнеупорные мастики представляют собой вязкую, негорючую, нетоксичную, устойчивую к воздействию внешней среды массу, способную после затвердевания выдерживать температуры выше 1000°С. НПП "Теплоограждение" производит огнеупорные клеи с температурой длительного применения 1250, 1400°С. |
В последние десятилетия, в связи с активным развитием металлургической, машиностроительной, авиационной, космической и других видов промышленности все более актуальным становится вопрос о разработке и производстве термостойких материалов, среди которых особое значение уделяется клеям, способным выдерживать воздействие высоких температур.
Цементы включают в себя оксиды металлов, фосфаты и гидроксиды титана, железа, алюминия. В состав многих фосфатных цементов входят сложные наполнители, содержащие нитриды, карбиды, силициды и другие химические компоненты. Продолжительность их отвердевания и прочностные характеристики регулируются изменением состава наполнителей. Название цементов образуют входящие в них наполнитель и кислота. Например, цементы, содержащие цинк и фосфорную кислоту, называют цинкфосфатными. На сегодняшний день производятся: алюмофосфатный, алюмосиликатфосфатный, магнийфосфатный, кобальтфосфатный, медьфосфатный, медьтитанфосфатный, силикатфосфатный, силицидфосфатный, никельфосфатный, титанфосфатный, феррофосфатный, цирконийфосфатный, цирконфосфатный и другие виды фосфатных цементов.