СОСТАВ СВЯЗУЮЩЕГО Советский патент 1995 года по МПК C09J1/02 C04B28/24 

Изобретение относится к композициям неорганических связующих, используемых для изготовления нагревательных элементов высокотемпературных печей и установок высокого давления, а также для склеивания деталей из металлов, керамики, стекла, электротехнической стали.

Известен неорганический клей, включающий силикат натрия, корунд, каолин, борную кислоту и буру. Недостатками клея являются низкая теплостойкость (клеевой шов разрушается при температурах после 850^оС) и низкая механическая прочность, что ограничивает область его применения при высоких температурах. Известен неорганический клей, включающий силикат натрия, гидроокись алюминия, закись титана, каолин, воду и алюминат натрия.

Указанный клей имеет недостаточную работоспособность при высоких температурах и не может использоваться для изготовления нагревательных элементов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является состав связующего (клея), включающий водный раствор силиката натрия, гидроокись алюминия, едкий натрий, перлит и каолин.

Однако указанный клей имеет низкую работоспособность, высокую температуру отверждения и в связи с низкой теплостойкостью не может быть использован для изготовления нагревательных элементов высокотемпературных печей.

Целью изобретения является снижение температуры отверждения, повышение термостойкости и работоспособности связующего.

Цель достигается тем, что состав связующего, включающий силикат натрия, гидроокись алюминия, едкий натрий, каолин и воду, дополнительно содержит кизельгур и двуокись титана при следующем соотношении компонентов, мас. Силикат натрия 19-28 Гидроокись алюминия 10-14 Едкий натрий 7-12 Каолин 25-29 Двуокись титана 2-5 Кизельгур 1-3 Вода 18-27
Силикат натрия используют в виде силикатного клея.

Технология приготовления.

Состав связующего изготовляют по следующей технологии.

В смеситель загружают едкий натрий, гидроокись алюминия и перемешивают. Затем в полученную смесь добавляют силикат натрия и каолин, перемешивают, после чего добавляют смесь кизельгура, двуокиси титана и перемешивают до получения вязкой пастообразной массы. Технология получения предложенного состава связующего проста и нетрудоемка, исходные компоненты доступны, выпускаются отечественной промышленностью.

Состав и свойства известного и предлагаемого клеев приведены в таблице.

Из сравнительных данных следует, что при введении в клей смеси кизельгура и двуокиси титана достигается высокая термостойкость и длительность срока службы. Адгезия клея-связующего к керамике (22Х, 22ХС) 3,5-4,5 МПа.

Технология применения связующего следующая.

Берется определенное количество композиции-связующего, предварительно перемешанного до однородной массы, и окись алюминия размером 30-100 мкм марки ХЧ в соотношении клей порошок 10:5. Корпуса нагревателей формировались в сушильном шкафу в течение 6 ч при температуре 250^оС с подъемом температуры 50^оС/ч. Нагреватели проходили испытания в газовой бомбе при давлении газа-аргона 3000 ± 200 бар.

До использования композиции-связующего нагреватели изготавливались из материала на основе каолиновой глины с добавлением окиси алюминия. Базовый вариант технологии высокотемпературный обжиг (750-950^оС). Недостатки эксплуатации:
Охрупчивание и частичное окисление нагревательного элемента (проволоки).

Короткий срок службы.

Присутствие глины приводит во время работы газостата к образованию токопроводящей эвтектики, нагревательный элемент замыкается, плавится.

Этот процесс не регулируемый, приводит к авариям. Режим эксплуатации нагревателя: термостойкость до 1000^оС.

Среда аргон; оптимальное время работы 23 ± 10 ч.

После использования предложенного связующего нагреватели изготавливаются с добавлением окиси алюминия.

Технология:
Сушка при температуре 50-250^оС.

Режим эксплуатации нагревателя:
термостойкость до 1200^оС.

Оптимальное время работы:
116 + 30 ч
-"- -10 ч
Преимущества предлагаемого состава по сравнению с базовым:
монолитный нагревательный элемент обладает достаточной прочностью;
при эксплуатации в режиме до 1200^оС эвтектика не образуется;
длительный срок службы.

СОСТАВ СВЯЗУЮЩЕГО, включающий силикат натрия, гидроокись алюминия, едкий натрий, каолин и воду, отличающийся тем, что, с целью снижения температуры отверждения, повышения термостойкости и работоспособности, он дополнительно содержит кизельгур и двуокись титана при следующем соотношении компонентов, мас.

Силикат натрия 19 28
Гидроокись алюминия 10 14
Едкий натрий 7 12
Каолин 25 29
Двуокись титана 2 5
Кизельгур 1 3
Вода 18 27