Сайт о клеях

 

Керамические или огнеупорные неорганические клеи

Стекло

О возможности использования стекол в качестве клеев для замены пайки твердыми припоями в авиакосмической промышленности и особенно для склеивания тугоплавких металлов известно довольно давно. Установлено, что одно из лучших стекол, предназначенных для склеивания нержавеющих сталей, имеет следующий состав (по массе): 38% SiO₂, 5% Na₂0, 57% В₂O3. Как сообщалось, предел прочности при сдвиге в случае склеивания стеклом этого типа составляет около 1400 Н/см² (540°С). В начале шестидесятых годов работы были приостановлены, поскольку стекла имеют следующие недостатки по сравнению с твердыми припоями:

1. Стекла являются хрупкими при комнатной температуре и, следовательно, имеют низкое сопротивление удару. Коэффициенты термического расширения стекла и склеиваемого материала должны быть близки, поэтому невозможно склеивать стеклами многие разнородные по коэффициентам линейного расширения материалы. В США были сделаны попытки повысить эластические характеристики и прочность клеевых соединений введением в керамические клеи порошкообразных металлов. Таким образом, предел прочности при сдвиге при комнатной температуре увеличился до 2800 Н/см².
2. Стекла являются скорее вязкими жидкостями, чем истинно твердыми телами, и имеют склонность к ползучести, особенно в интервале повышенных температур 500...600°С.

Разработаны технологические процессы подготовки поверхности металлических подложек. Было установлено, что в случае использования стеклообразных клеев наиболее эффективный способ подготовки поверхности состоит из обезжиривания в парах растворителя, последующего окисления металла до образования окалины, травления кислотой для ее удаления и пламенного напыления слоя хромоникелевого сплава толщиной 0.076...0.125 мм. Такое напыление позволяет обеспечить требуемые шероховатость и пористость поверхности и необходимую окисную пленку.

Важным моментом является получение на металле сцепленной с его поверхностью окисной пленки. Эта пленка частично растворяется в стекле, образуя прочное соединение. Если после получения спая на склеиваемой поверхности металла остается слишком толстый слой нерастворенной окиси (из-за избыточного окисления металла в процессе подготовки поверхности), окисный слой может разрушиться. Если такой спай выдерживать при высокой температуре в течение очень длительного времени, окись полностью будет растворяться в стекле, что приведет к ослаблению соединения. Типичным способом обработки поверхности сплавов на основе железа при производстве электронных ламп является нагрев в среде увлажненного водорода при температуре 1100°С с целью удаления углерода с поверхности металла и последующее окисление пламенем. Требуемая степень окисления для любого конкретного металла должна быть установлена опытным путем.

По вышеперечисленным причинам практическое использование стеклообразных клеев ограничивается областью производства радиоламп и телевизионных трубок. Применительно к этим видам склеивания разработана подробная технология, и значительные усилия направлены на удовлетворение таких требований, как электроизоляционные свойства клеевого шва и теплостойкость, позволяющая производить обезгаживание электронных ламп.

Выполняемые в настоящее время исследования, видимо, возвращают нас к использованию стеклокерамики для склеивания. Вновь разработанные материалы также являются стеклами, которые при соответствующей термической обработке расстекловываются, образуя прочный материал с мелкокристаллической структурой. Для них характерны следующие преимущества по сравнению с обычными стеклами:
1. Более высокая механическая прочность при комнатной температуре. Утверждают, что это допускает возможность большего несоответствия коэффициентов термического расширения соединяемых материалов, чем в случае использования обычных стекол.
2. Температура эксплуатации стеклокерамического клеевого соединения почти совпадает с температурой спекания или термообработки (для обычных стекол интервал между этими температурами составляет примерно 150°С).
3. Сопротивление ползучести выше, чем в случае обычных стекол.

Такие клеи наносят в виде суспензии тонкоизмельченного порошка стеклокерамики в каком-либо связующем, например в 1%-ном растворе нитроцеллюлозы в амилацетате.
В подавляющем большинстве случаев для получения тугоплавких соединений промышленность использует клеи на основе силикатов щелочных металлов, алюмофосфатов и родственных им материалов, которые отверждаются при сравнительно низких температурах (до 600°С).

Цементы щелочные

Рекомендуются для применения в металлических конструкциях, но могут быть использованы и для склеивания неметаллических материалов. Имеют хорошую прочность в необожженном состоянии, обеспечивая возможность механической обработки соединения. Максимальная температура эксплуатации 2400°С.

Цементы кислотные

Рекомендуются главным образом для использования в керамических конструкциях и не могут быть использованы для склеивания металлических конструкций. Должны быть обожжены для получения клеевого соединения. Максимальная температура эксплуатации 2900°С.