Введение к работе
Актуальность. В настоящее время в связи с тем, что значительная часть металлов эксплуатируется в экстремальных условиях потери от их коррозии в развитых странах составляют 4-5, а по некоторым данным до 10 % валового национального дохода. Поэтому металлы и их сплавы нуздаются в защите. Исключительно эффективная защита металла от коррозии, в частности от окисления при высоких температурах, может быть обеспечена за счет применения стеклокомпозиционных покрытий, что доказано обширными исследованиями Л.Д.Свирского, Л.Л.Враги-ной, С.С.Солнцева и многих других. Однако указанные покрытия в промышленности применяются недостаточно. Это объясняется в основном двумя причинами.
Во-первых, в связи с широким спектром возможных областей применения чрезвычайно разнообразен набор требований к составам покрытий, а потребный объем материала покрытия невелик.
Во-вторых, используемая в настоящее время технология подготовки покрытия требует высокотемпературных печей для варки стеклофритты при температуре І350-І450 С в течение не менее 2,5 часов. Столь энергоёмкая операция экономически оправдана только при массовом производстве, что при ограниченной потребности в стехлофриттах жаростойких покрытий нецелесообразно. Таким образом, снижению потерь от высокотемпературной газовой коррозии за счет широкого применения оксидных покрытий в различных отраслях промышленности препятствует отсутствие малоэнергоёмкой и гибкой технологии их получения, в связи с чем разработка" такой технологии является исключительно важной и актуальной.
Настоящая работа выполнялась по плану научного направления Новочеркасского государственного технического университета "Разработка теоретических основ ресурсосберегающих технологий новых тугоплавких неметаллических и силикатных материалов: композиционных, керамических, стекломатериалов и вяжущих", а также в соответствии с Государственной научно-технической
программой России "Новые материалы" приоритетное направление "Стекломатериалы" (Цроект 07.05.0080Т), утвержденной решением комиссии президиума Совета Министров РФ (протокол # I, раздел ЇІ от 14.02.91 г.).
Целью работы являлся синтез жаростойких стеклокерамиче-ских покрытий для нихрома и легированных сталей малоэнергоёмким бесфриттовым способом.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
выявить особенности формирования бесфриттовых жаростойких стеклокерамических покрытий;
исследовать закономерности физико-химических процессов, происходящих при обжиге нефриттованкых покрытий между сырьевыми компонентами стеклообразной составлящей, стекломатрицей и огнеупорными наполнителями, а также между субстратом (металлом) и композицией стекломатрица - огнеупорный наполнитель;
установить основные условия формирования бездефектного, с благоприятной пузырчатой макроструктурой нефритто ванного покрытия и разработать технологические приёмы управления этими процессами;
разработать модифицированный метод контроля сплошности покрытия}
разработать и апробировать рекомендации, вытекающие из установленного механизма формирования нефрнттованных покрытий к направленные на создание ресурсосберегающей технологии получения жаростойких покрытий.
Научная новизна. Впервые установлены физико-химические закономерности синтеза жаростойких стеклокерамических покрытий для нихрома и легированных сталей с исключением варки фритты при использовании доступных общепринятых материалов, в том числе креинегеля - отхода Воскресенского химкомбината.
Выявлена зависимость способности нефриттованного покрытия к стеклообразовани» в процессе обжига от степени дисперс-
кости исходных сырьевых материалов; установлены оптимальные
параметры лолидисперсиости шихты ( j—— = 22 ; Znaut=%t% мкмі
обеспечивающие полное завершение процессов стеклообраэования за время обжига покрытия.
Предложено математическое выражение функциональной зависимости между предельным размером трещины, которую способен заплавить расплав и углом смачивания, что позволяет прогнозировать возможность получения бездефектного защитного слоя.
Установлена зависимость между температурой предварительного прокаливания шихты и размером усадочных трещин, выявлена оптимальная температура прокаливания, которая должна быть на 40-50 С ниже температуры начала интенсивного жидкофазно-го спекания материала покрытия.
Модифицирован состав для контроля сплошности неэлектропроводных силикатных покрытий электрографическим способом.
Установлена зависимость характера пузырчатой макроструктуры покрытия и его склонности к образованию сквозной пористости от скорости размягчения покрытия при его обжиге, показан способ её регулирования за счет варьирования типа и количества наполнителя.
Практическая ценность работы. На основе результатов исследований разработана ресурсосберегающая технология получения жаростойких стеклокерамических покрытий бесфриттовым способом (а.с. 1588804 СССР, С 23 0 5/02). Синтезированные по разработанной технологии покрытия прошли испытания в производственных условиях Волгоградского АООТ "Красный Октябрь". Для диэлектрических силикатных покрытии усовершенствован электрографический способ контроля их сплошности (а.с. I0I632 СССР, Q- 01 J/ 17/00). Ожидаемый экономический эффект от внедрения жаростойкого покрытия составляет 94,57 млн.руб. в год (в ценах 1994 г.) на одну эмалеобжиговую печь типа СЕО.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных конференциях: "2изико-хи-мические аспекты прочности жаростойких неорганических матери-
- О -
алов" (Запорожье, 1986 г.); "Фундаментальные исследования и новые технологии в строительном материаловедении (г.Белгород 1989 г.)« "Перспективные направления развития науки и технологии силикатов и тугоплавких неметаллических материалов" (Днепропетровск, 1991 г.){ Международной конференции "Стек-лоэмали и жаростойкие покрытия для металлов" (Новочеркасск, 1993 г.); ежегодных научно-технических конференциях Новочеркасского государственного технического университета (НЩ) (Новочеркасск, 1986...1994 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе получено 2 авторских свидетельства,
Объем работы. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора, описания методики исследований и использованных материалов, экспериментальной части, изложенной в трех главах, общих выводов, библиографического описания литературных источников (146 наименований) и приложений. Работа изложена на ІУО страницах машинописного текста, включающего 24 таблицы и 32 рисунка.
