Тезисы
апрель 2017

Склоутворення та властивості скла в оксидній системі ВаО-В2О3-SіО2


Піщанська О. А. , Голеус В. І.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Для захисту від високотемпературного окиснення виробів із хромнікілієвих сплавів можуть бути використані жаростійкі металокерамічні покриття, які отримують за шлікерно-випалювальною технологією. Ця технологія передбачає нанесення покриттів із водних суспензій (шлікерів) і закріплення їх на поверхні виробів випалом при температурі 850-1000°С. Основними компонентами шлікеру є порошки скла, нікелю, хрому, боридів, силіцидів та інших тугоплавких сполук. Скло в таких композиціях є компонентом, який при температурах випалу утворює в’язкий розплав, який зв’язує тугоплавкі компоненти і забезпечує формування суцільного захисного покриття.

Найбільш перспективними для отримання жаростійких покриттів різного функціонального призначення є стекла в оксидній системі ВаО-В2О3-SіО2 з вмістом до 40%. Однак даних про умови склоутворення і властивостей розплавів вказаних стекол, які необхідні для обґрунтування температурних режимів їх варки і отримання на їх основі покриттів, в технічній літературі є ще недостатньо.

В зв’язку з цим мета роботи – встановити в оксидній системі ВаО-В2О3-SіО2 області склоутворення, а також залежності від оксидного складу технологічних властивостей стекол і їх розплавів.

Область оксидних складів шихт, розплави яких при охолодженні на повітрі схильні до утворення скла, визначали експериментально. Шихти для визначення скло утворення, в кількості розрахованому на отримання 5-7 г скла, складались з тонкомеленого кварцового піску і реактивів марки «хч» (H3BO3, Ba CO3), завантажувались у корундові тиглі, поміщались в електричну піч, розігріту до температури 1300°С і витримувались протягом 1 год. По закінченню часу витримки тиглі вивантажувались з печі і охолоджувались на повітрі. Візуальний аналіз шихт, термооброблених при вказаних температурно-часових умовах, дозволив класифікувати їх на 3 групи:

-        шихти, які не проплавляються до утворення розплавів без видимих кристалічних включень;

-        шихти, які утворюють розплави схильні твердіти у вигляді прозорих стекол;

-        шихти, які утворюють розплави схильні при охолодженні на повітрі до кристалізації.

Встановлено, що шихти з підвищеним вмістом кремнезему, як правило, не проплавляються до утворення гомогенних розплавів і після термообробки знаходяться у спеченому стані. Шихти з вмістом ВаО більше 60 мол.% розплавляються повністю, але отриманий при цьому розплав при охолодженні кристалізується. Збільшення у складі шихт вмісту типового скло утворюючого оксиду В2О3 більше 10 мол.% сприяє отриманню при прийнятих температурно-часових умовах гомогенних розплавів здатних до утворення скла.

У встановленій області склоутворення з метою обґрунтованого вибору найбільш перспективних стекол для отримання захисних покриттів були дослідженні закономірності зміни технологічних властивостей стекол і розплавів у залежності від їх хімічного складу. Аналіз значень властивостей стекол показав, що в’язкість розплавів стекол залежить, перш за все, від вмісту в їх складі SіО2, поверхневий натяг – від вмісту В2О3, а значення ТКЛР стекол – від вмісту ВаО. В якості найбільш раціонального скла для отримання жаростійких металокерамічних покриттів рекомендується скло наступного складу (мол.%): ВаО 33-40, В2О3 15-25, SіО2 40-50.