Сайт о клеях

 

Фосфатные клеи-цементы

В зависимости от состава фосфатные клеи-цементы можно разделить на две группы: клеи, получаемые с применением фосфорной кислоты, которые как правило называют клеи-цементы, и клеи, получаемые с применением фосфатных связующих, которые обычно называют клеями.

Клеи-цементы можно получать с использованием оксидов и фосфорной кислоты; фосфатов и фосфорной кислоты; гидроксидов и фосфорной кислоты.

Фосфатные клеи-цементы представляют собой сильно наполненные пастообразные системы зеленого цвета. Во многих клеях-цементах в качестве наполнителей используют нитриды, силициды, карбиды. Известны также случаи введения в состав клеев-цементов мелкодисперсных порошков различных металлов. Использование смеси наполнителей позволяет регулировать продолжительность отверждения клеев-цементов, коэффициент линейного термического расширения, адгезионные и когезионные свойства и многие другие характеристики.

Активность клеев-цементов повышается в ряду наполнителей: фосфат < оксид < гидроксид.

При использовании фосфатных связующих для получения клеев-цементов улучшаются физико-механические свойства клеевых соединений и во многих случаях упрощается технология применения. Названия клеев-цементов как правило связаны с используемым связующим. Так, клеи-цементы на основе алюмофосфатного связующего называют алюмофосфатными, на основе алюмохромфосфатного - алюмохромфосфатными и т. д.

Алюмофосфатные клеи-цементы являются наиболее распространенными из всех фосфатных клеев. Они предназначены для склеивания стекла, керамики, ситалла, а также металлов и сплавов, которые не взаимодействуют с фосфорной кислотой (вольфрама, молибдена, тантала, циркония, никеля, ковара, константана и др.). Отверждаются при 20 °С, однако для получения водостойкого клеевого шва необходима термическая обработка при 270-300 °C. Оптимальная скорость подъема температуры в интервале температур 20-100 и 200-280 °C не более 2 град/мин, а в интервале температур 100-200 °C не более 1,5 град/мин.

Механическая прочность клеевого шва зависит от вида склеиваемых материалов. Наибольшая механическая прочность наблюдается при склеивании керамики.

На основе алюмофосфатных связующих можно получать клеи-цементы с высокой огнеупорностью; коэффициент линейного термического расширения можно регулировать в широких пределах, изменяя наполнитель. В этих клеях в качестве наполнителей применяют диоксид циркония в сочетании с порошками некоторых металлов (никеля, титана, хрома, меди, железа). Термостойкость для составов с никелем 1240 °С, титаном 1350 °С, хромом 1600-1800 °С, медью или железом 1050 °С. Термостойкость композиций без этих наполнителей не превышает 1050 °C независимо от состава порошковой части.

Алюмохромфосфатные клеи-цементы по сравнению с алюмофосфатными имеют ряд преимуществ:

1) после отверждения алюмохромфосфатные материалы образуют пленку, которая остается аморфной вплоть до 300 0C, что способствует повышению механической прочности и адгезионных свойств;

2) алюмохромфосфатные связующие более стабильны в процессе хранения, имеют высокую термическую стойкость, хорошую совместимость с различными наполнителями;

3) в случае композиции на основе алюмохромфосфатных связующих для образования труднорастворимых в воде продуктов требуется сравнительно невысокая температура термической обработки, в ряде случаев не выше 100 °с.

Алюмохромфосфатные клеи способны отверждаться при 20 °С, однако при воздействии воды в течение 10-15 сут клеевые соединения разрушаются. Чтобы избежать этого соединения прогревают при 170 °C в течение 1 ч.

Для создания термостойких клеев могут быть использованы композиции, в состав которых входят алюмохромфосфатные связующие в сочетании с диоксидом циркония. Термостойкость таких композиций составляет от 1500 до 2000 °C в зависимости от состава и количества вводимого связующего. Однако для таких композиций характерны значительные усадки при температуре 600 °C и выше, что затрудняет их использование. Кроме того, коэффициент линейного термического расширения композиций можно регулировать в ограниченных пределах, изменяя соотношение компонентов. Указанные недостатки можно устранить, используя диоксид циркония в сочетании с некоторыми металлическими порошками, например порошкообразным титановым сплавом, железом, никелем и хромом в количестве 40 % (об.)(в расчете на диоксид циркония). Для получения композиций с оптимальными свойствами содержание связующего должно составлять 50% от объема части

При введении в состав композиций металлических порошков температура отверждения снижается до 20 0C, однако для получения высоких значений прочности необходимо нагревание до 250 °С. Дальнейшее повышение температуры до 700 0C приводит к небольшому увеличению прочности, а выше 700 °C к снижению ее (на 30-40 %) для большинства композиций; начиная с 1100 °С, прочность вновь повышается.

Усадка при обжиге и коэффициент линейного термического расширения являются одними из важнейших технических показателей, определяющих возможность применения материалов в качестве клея. На усадку и коэффициент линейного термического расширения композиций на основе алюмохромфосфатного связующего существенно влияет содержание металлического наполнителя. Для композиций с содержанием металла 20-30 % (об.) по отношению к порошковой части, подвергнутых обжигу при 1400 °С, характерна незначительная усадка (менее 0,5 %) или полное ее отсутствие.

Клеи-цементы на основе алюмохромфосфатных связующих имеют удовлетворительную стойкость в серной кислоте и водостойкость. Для образования водостойких клеевых соединений такие клеи следует подвергать термической обработке при 150 °C и выше. Температуру можно снизить до 20 °C введением 6-15 % эфиров ортокремниевой кислоты.

В зависимости от состава жизнеспособность может составлять от 30 мин до нескольких часов.

Клеи-цементы на основе алюмохромфосфатных связующих применяют для склеивания керамики, крепления различных высокотемпературных датчиков, контровки резьбовых соединений. Клеи являются кислыми, поэтому могут быть использованы в контакте с коррозионностойкими материалами.