Ситаллы
ПЛАН:
1. Вступ;
2. Виробництво ситалв,
2.1. Сировина для виготовлення ситалв;
2.2. Фзико-механчн властивост;
2.3. Технологя виготовлення:
2.3.1. Процес перевтлення скла в ситал:
2.3.1.1. Зародкоутворення;
2.3.1.2. Зростання кристалв та особливост теплового режиму;
2.3.2. Каталзатори кристалзацÿ: види та вимоги до них;
2.3.3. Виготовлення ситалв (шихта, варння, формування, кристалзаця)
2.4. Види ситалв та
2.4.1. Технчн ситали;
2.4.1.1. Кордúритов;
2.4.1.2. Фотоситали;
2.4.2. Ситали на основ промислових вдходв и грських порд;
2.4.2.1.1. Шлакоситали;
2.4.3. Застосування;
3. Висновок;
Лтература:
[1] - В. Шретер Химия. Справочник
[2] - П.В. Кривенко Будвельн матерали
[3] ЦЛ.М. Сулименко Общая технология силикатов/учебник.
[4] - Стекло и керамика. - 1997. №2
[5] - В.Г. Микульский Строительные материалы (Материаловеденье и технология).
Вступ
Ситали одержують на основ неорганчногоа скл шляхома
По структур ситали являють собою композицйн матерали з скловидною аморфною неперервною фазою-матрицею, наповненою малими кристалами скла. Середнй розмр кристалв в ситалах 1-2 мкм, товщина прошаркв склофази не перевищу десятих долей мкрона. ОбТм кристалчно
Рвномрна кристалзаця вс㺿 скломаси забезпечуться спецальним режимом термчно
У якост каталзаторв кристалзацÿ використовують зТднання фторидв чи фосфатв лужних та лужноземельних металв. Технологя виготовлення виробв з ситалв не вдрзняться вд технологÿ виготовлення виробв з скла (отримання шихти - вариво скла - формування виробв - вдпал виробв), потрбна лише додаткова термчна обробка скла в кристалзатор (слду за формуванням або проводиться псля вдпалу).
Крм того, температура варння скломаси для ситалв може бути вищою: 130Е1700
Кристалзацю виробв роздляють на 2 стадÿ:
I. Температура склння вдповда режиму, при якому з'являються центри кристалзацÿ;
II. Температура максимального зростання кристалв.
. Маючи полкристалчну будову, ситали, збергаючи гарн властивост скла,
позбавлен його недолкв: крихкост, мало
За зовншнм виглядом ситал - це щльний дрбнозернистий матерал, колр якого залежить вд складу шихти каталзатора. Так, колр ситалу, виготовленого з скляно
|
[1] - В. Шретер Химия. Справочник [5] - В.Г. Микульский Строительные материалы (Материаловеденье и технология). |
Виробництво ситалв та
Сировина для виготовлення ситалв
Накопичен до тепершнього часу розрахунков емпричн дан, також сучасн явлення про структурн чинники дозволяють, з одного боку, скласти наближену характеристику рол окремих компонентв, оцнити
Такий подл достатньо мовний, так як велика частина допомжних сировинних матералв при варнн спецального скла головними для цього складу скла. До головних сировинних матералв в шихту вводять основн склоутворююч оксиди, що утворюють основу скла та встановлюють його властивост. (Таблиця №1)
Таблица №1: Сировина для виготовлення ситалв та скла.
Фзико-механчн властивост
Ситали вдрзняються вд нших будвельних матералв високими фзико-механчними властивостями (таблиця №2).
Вони мають високу середню густину, пдвищену стйксть до корозÿ. - властивост визначають високу довговчнсть мцнсть матералв. Листи плити з ситалв застосовують як облицювальний матерал, для виготовлення труб. Плоский хвилястий ситал використовують для крвл. [2]
Таблица №2. Порвняльн властивост аситал<в.
|
Показатель |
Ситал |
Шлакоситал |
Петроситал |
Стекло оконное |
Сталь |
|
|
|
|
|
|
|
|
Середня густина, кг/м |
2600...2900 |
260Е2800 |
2900...3 |
250Е2600 |
7800 |
|
Границя мцност, Па: |
|
|
|
|
|
|
при стисканн |
800...1 |
500...650 |
700...850 |
600...700 |
42Е550 |
|
при згин |
100...225 |
90...130 |
13Е170 |
60...70 |
40Е1600 |
|
Модуль пружност, |
|
|
|
|
|
|
E< 10³ Па |
7Е135 |
90...100 |
4Е50 |
60...70 |
210...220 |
|
Водопоглинання, % |
О |
О |
О |
О |
О |
|
Кислотостйксть, % |
97,8...98,9 |
98,8...99,8 |
99,8 |
55...58 |
- |
|
Лугостйксть, % |
- |
94,7...90,0 |
94...96 |
98,9 |
- |
|
Стираннсть, г/м² |
- |
0,01 |
- |
0,5...0,6 |
- |
Речовина в склоподбному стан метастабльна при нагрванн прагне перейти в термодинамчно стйкий, кристалчний стан. Виникаюч в скл при мимовльнй кристалзацÿ кристали - чужордн включення - псують зовншнй вигляд виробв, знижують
Проте при направленй кристалзацÿ можна так пдбрати ? мови склад маси так, що отриманий матерал набуде таких властивостей, як високу мцнсть, вогнетривксть термостйксть.
На цй основ базуться отримання одного з найсучаснших матералв - ситалв.
Так називають штучн полкристалчн матерали, отриман направленою кристалзацúю скла вдповдного хмчного складу надленими бльш високими в порвнянн з склом фзико-технчними властивостями.
|
[2] - П.В. Кривенко Будвельн матерали |
Технологя виготовлення
Процес перетворення скла в ситал
Процес перетворення скла в ситал проходить в дв стадÿ:
1. Спочатку в скл творюються центри кристалзацÿ (стадя зародкоутворення);
2. а потм на цих центрах ростуть кристали рзного розмру (стадя зростання кристалв).
Структура ситалзованих скломатриць: - микролкваця (530
Зародкоутворення
Розрзняють два основн механзми творення центрв кристалзацÿ:
<-а гомогенний - мимовльне зародкоутворення;
<- гетерогенний - поява зародкв в результат внесення основних частинок ззовн.
Утворення зародкв по гомогенному механзму пов'язано з особливим станом охолоджувано
По гетерогенному механзму зародком в процес кристалзацÿ ста чужордна частинка, внесена ззовн, умовою творення ново
|
[4] - Стекло и керамика. - 1997. №2 |
Зростання кристалв та особливост теплового режиму
Зростання кристалв - чисто дифузйний процес, за рахунок якого йде перебудова структури. Для отримання ситалв необхдно вибрати вдповдний склад скла; зварити його провести спецальну термчну обробку. Призначення термчно
Таким чином досягаться дрбнозернистсть структури, повне перетворення скла в полкристалчний матерал.
Виходячи з встановлених Г.Тамманом закономрностей при вибор режиму, фксуться дв температури, одна з яких вдповда максимуму творення центрв кристалзацÿ, нша - максимуму нйно
Схема (Схема №1) дозволя встановити зв'язок творення центрв кристалзацÿ нйно
Виршальне значення мають знаходження оптимально
Схема №1: Схема режиму термчно
t,
Тпл
Тиск
Тчцк
|
Ж.мин |
То
Таким чином, суть направлено
Каталзатори кристалзацÿ: види та вимоги до них
При вибор каталзаторв кристалзацÿ до них пред'являють наступн вимоги:
Ø Необмежена розчиннсть в скл при температурах варння вироблення, обмежена розчиннсть при температур розм'якшення нижче;
Ø Низька енергя активацÿ при творенн центрв кристалзацÿ з розплаву в област знижених температур;
Ø Пдвищена швидксть дифузÿ онв або атомв каталзатора при низьких температурах в порвнянн з основними компонентами скла;
Ø Низька поверхнева енергя скла для забезпечення змочуваност кристала скла;
Ø Близьксть параметрв кристалчно
Як каталзатори кристалзацÿ застосовують метали (Au, Ag, Pb, Cu), оксиди (TiO2, Cr2O3, FeO + Fe2O3, Zn, MnO, P2O5), фторидн з'днання (CaF2, Na3AlF6, Na2SiF6), сульфди (FeS, MnS, ZnS) комбнацÿ з них.
У високотемпературному розплав скломаси каталзатор розчиняться повнстю такий розплав можна достатньо швидко охолодити без кристалзацÿ. Потм готовий вирб пддають додатковй тепловй обробц - нагрву витримц в певному нтервал температур.
Додаткова термчна обробка в област вдносно низьких температур приводить до видлення мкрокристалв каталтично
Ситали одержують шляхом плавлення скляно
Виготовлення ситалв
Для виробництва ситалв використовують дещо видозмнену технологю скляного виробництва, яка включа наступн основн етапи:
Ø пдготовка сировинних матералв;
Ø складання шихти;
Ø варння скла;
Ø формування виробв;
Ø вдпалювання виробв;
Ø кристалзаця.
Приготування шихти - одна з найважливших технологчних операцй. Шихта - це однордна сумш компонентв для скловарння, яку готують шляхом дозування по заданому рецепту пдготовлених сировинних матералв та
Рисунока <№2: Схема приготовления стекольной шихты: 1, 2, 11 - бункера;
3, 6, 8, 9 - транспортеры; 6, 7 - смесители; 5 - дозатор воды;10 - элеватор.
Кристалзацю виробв роздляють на 2 стадÿ:
I. Температура склння вдповда режиму, при якому з'являються центри кристалзацÿ (700-900
II. Температура максимального зростання кристалв (1-1500
Крм того, температура варння скломаси для ситалв може бути вищою: 130Е1700
Рисунок №1. Тепловий режим виготовлення ситалв з кремнеземистих порд.
|
1500 |
|
Тривалсть, час |
 |
|
1200 |
||
900 |
|
Температура, |
Кристалзацю можна здйснити вдразу за формуванням, минувши вдпалювання. Склад скла може бути отриманий так, щоб в ньому не мстилися в значнй клькост компоненти, здатн творювати з каталтичною добавкою легколетюч з'днання. Варння ситалового скла можна здйснювати в горшкових ванних печах.
Ванн печ перодично
Горшков печ використовують для виготовлення скла, що потребу високо
Схема №2: Ванна пч неперервно
4 - роздляюч пристро
|
[3] ЦЛ.М. Сулименко Общая технология силикатов/учебник |
Температура варива залежить вд складу скла може змнюватися вд 1300 до 1700
Вибр способу формування визначаться довжиною скла. Бльшсть ситалв - коротк. Найпоширенш способи
Вдповдно до заданого фазового складу, розмрв кристалв нших параметрв пдбирають режим термообробки. В деяких випадках для отримання ситалв застосовують керамчну технологю (лпорошковий метод) по схем: пдготовка сировинних матералв, отримання шихти, вариво скла, грануляця, подрбнення скла в порошок, отримання пластично
Рисунок №3: Схема прес 2 - прес-форма, 3 - обмежувальне кльце, 4 - пуансон, 5 - вирб, 6 - пддон. Види ситалв та
Вс вдом ситали можна мовно пдроздлити на дв групи: o
Технчн ситали; o
Ситали на основ промислових вдходв грських порд. Технчн ситали включають вс штучн композицÿ, отриман на основ сумшей рзних з'днань елементв. Найбльше розповсюдження з них отримали сподуменов ситали (система Li2O-Al2O3-SiO2). Як каталзатор кристалзацÿ використовують ТО2 в клькост 4-6%. Термообробка при кристалзацÿ двухступенева: ü Перший ступнь при температур
700-900
ü Друга - при 1-15
2з з витримкою 2-4 години. Технчн Сподуменов ситали В сподуменових ситалах можуть видлятися кристалчн з'днання типу кварцеподбних твердих розчинв, сподумену (Li2O Al2O3 4SiO2), евкриптита
(Li2O Al2O3 2SiO2), рутилу (TiO2). В залежност вд спввдношення цих фаз,
одн з яких мають негативний температурний коефцúнт нйного розширення (евкриптит),
нш - позитивний (сподумен, тверд розчини), творються ситал з низьким позитивним,
нульовим або навть негативним ТКЛР. Так ситали не чутлив до теплового дару,
Кордúритов ситали Кордúритов ситали по складу вдносяться до системи MgO-Al2O3-SiO2.
Каталзатором кристалзацÿ звичайно служить добавка ТiO2 в клькост 9-11%.
Режим термообробки може бути одноступнчатим при 1250-1300
Фотоситали Фотоситали - це ситали, отриман з свтлочутливого скла. Таке скло мстить добавки, здатн в результат опромнювання термообробки викликати в скл виборчу або суцльну кристалзацю. Для отримання фотоситалв використовують литй алюмосилкатне скло з фоточутливою добавкою AgCl, яка при опромнюванн ультрафолетовим свтлом творю коло
Фотоситали одержують <за скл лтúво
Кристалчна структура термоситалв утворються тльки в результата повторно
Ситали на основ промислових вдходв и грських порд Група ситалв на основ промислових вдходв грських порд складаться в основному з шлакоситалв петроситалв. Шлакоситали Шлакоситал - це склокристалчний матерал, одержуваний шляхом каналзовано
Шлакоситали вперше в свт отриман в СРСР в 1954 р. на кафедр технологÿ скла ситалв МХТ м. Д..Менделºва.
принципово шлакоситал не вдрзнявся вд ситала технчного, оскльки для отримання використовувалися т ж методи. Особливе мсце шлакоситалв визначаться масштабами його виробництва дешевизною матералу. Шлаков ситали виготовляють з вдходв промисловост з добавкою кварцового пску невелико
Виробництво шлакоситалу включа два основн етапи: v Отримання скла на основ шлаку виготовлення з нього виробв; v Термчна обробка виробв з метою отримання склокристалчного матералу. Шлакоситали виходять чорного блого кольору. Забарвлення регулюють за рахунок видлення в скл рзних сульфдв металв. [3<] Застосування. Застосування ситалв визначаться
Висновок Властивост ситалв. Ситали володють високою хмчною стйкстюа до кислот <а лугв, не окислюються навть при високиха температурах. Вони газонепроникна <а володють нульовим водопоглинанням,
це добр делектрики. Ситалам властива висока термостйксть, Ситали виготовляють за технологúю виготовлення скла, доповненою кристалзацúю (що вдбуваться в два етапи), використовуючи каталзатори-добавки. Процес перетворення скла в ситал проходить в дв стадÿ: 3.
Спочатку в скл творюються центри кристалзацÿ (стадя зародкоутворення); 4.
а потм на цих центрах ростуть кристали рзного розмру (стадя зростання кристалв). Ситали застосовують а виробництва текстильниха машин,
абразивва для шлфування, фльТр для витягання синтетичних волокон. З ниха виготовляють пдшипники оболонки вакуумних електронниха приладв,
труби для ахмчно
Ситали пдроздляють н фотоситали, термоситали <а шлакоситали. Фотоситали одержують <за скл лтúво
Кристалчна структура термоситалв утворються тльки в результата повторно
Структура ситалва багатофазна, складаться за зерена одн㺿а або деклькоха кристалчних фаз, що скрпляються мж собою склоподбним прошарком. Вмст кристалчно
Шлакоситали а<-а це ситали, вироблена на основ рзних каталзаторв (сульфатв, порошква залза)а
<а доменниха шлакв,
а такожа йде добавка з'днання фтору для посилення ситалзацÿ. у ситалва виршальнеа значення у властивостях ма структура фазовий склад,
тод як у звичайного скл властивоста його визначаються його хмчним складом. Цннсть ситалва полягаа ва
