Клеевая композиция

(19) П 1) 3(51) С 09 ) 1/00 пЫщъуеъ,42,5-59,50,15-0,250,5-2,05,0-7,01,0-2,00,8-1,0 С0,05-0,10Остальное ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(72) А.П,Штин и Т,А.Ханжина (71) Институт химии Уральского научного центра АН СССР(56) 1 Авторское свидетельство СССР В 834069, кл, С 09 1 1/02, 1980,2, Авторское свидетельство СССР 9 829648, кл, С 09 1 1/00, 1980.3, Патент Японии В 56-25958, кл. С 09 Ю 1/60, 1981 (прототип). (54)(57) КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИ 11 ИЯ, включающая ортофосфорную кислоту 100-ной концентрации, оксиды алюминия и магния, .соединение натрия и воду, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения жизнеспособности и прочности склеивания при комнатной и повышенных температурах, она содержит в качестве соединения натрия карбонат натрия и дополнительно оксиды бария, бора и кобальта при . следуюшем соотношении компонентов, мас.Ъ:Ортофосфорнаякислота 100-нойконцентрацииОксид алюминияОксид барияОксид магнияОксид бораКарбонат натрияОксид кобальтаВода40 45 50 бО 65 Изобретение относится к получению высокотемпературных неорганических клеев и может быть использовано в условиях эксплуатации склеенныхметаллов при комнатной и повышеннойтемпературах (до 1000 С), может при 5меняться в электронной промышленности, в химическом машиностроении, дляпроизводства биметаллических конструкций типа сталь - сталь, железожелезо, железо - никель, железо - кобалы, электротехническая сталь.Известны клеевые композиции наоснове жидкого стекла или ортофосфорной кислоты 1 и )21 .Однако такие композиции не обеспечивают достаточную прочность сцепления адгезию) склеиваемых материалов предел прочности при отрывесоставляет 50-90 кгс/смг) при термостойкости 450-500 С,о20Наиболее близкой к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является клееваякомпозиция, включающая ортофосфорнуюкислоту, оксиды алюминия и магния,гидроксид натрия, карбонат кальция,воду и другие компоненты 3) .Однако известная композиция также не обеспечивает достаточной прочности склеивания и термостойкостиклеевого шва, имеет малую жизнеспособность, сложную технологию приготовления и длительность процессасклеивания (ступенчатый нагрев доб 00 в течение 3 ч).35 Цель изобретения - увеличениежизнеспособности и прочности склеивания при комнатной и повышенных температурах.Поставленная цель достигаетсятем, что клеевая композиция, включающая ортофосфорную кислоту 100-ной концентрации, оксиды алюминия и магния, соединение натрия и воду, содержит в качестве соединения натрия карбонат натрия и дополнительно оксиды бария, бора и кобальта при следующем соотношении компонентов, мас.Ь:Ортофосфорная кислота 100-ной концентрации 42,5-59,5 Оксид алюминия 0,15-0,25 Оксид бария 0,5-2,0 Оксид магния 5,0-7,0 Оксид бора 1;0-2,0 Карбонат натрия 0,8 - 1,0 Оксид кобальта 0,05-0,10 Вода Остальное Ортофосфорная кислота и оксид магния в предлагаемых пределах при повышенных температурах образуют стекловидный фосфат полимерного строения полифосфат магния), который имеет циклическую конфигурацию. Вводимый в предлагаемых количествен ных пределах оксид бария образуетлинейную структуру полифосфата иподавляет его кристаллиэационнуюспособность, что способствует сцеплению адгеэии) Фосфата с металлом.При введении карбоната натрия ионынатрия, встраиваясь в структуру стекла, вытесняют ионы бо к поверхносгти стекла, При последующем контактес металлом ионы 8 а активируют егогФповерхность. Пределы концентрацийкарботана натрия обусловлены тем,что нижний предел ограничивает сцепление металлов, верхний ограничивает переокисление металла при переокислении образуется объемная окисная пленка, которая не может раствориться в тонком слое Фосфата) . Окисный слой, являясь промежуточным между металлом и клеевой основой, неспособствует сцеплению клея с металлом. Оксид алюминия упрочняет полимерную структуру Фосфата, концентрационные пределы его обусловлены растворимостью оксида в фосфорной кислоте, Оксид бора способствует стеклообраэованию (образованию клеевойосновы), концентрационные пределытакже обусловлейы растворимостьюего в фосФорной кислоте,Оксид кобальта способствует окис.лительно-восстановительным процессам на металлической поверхности,активированной оксидом бария. Совокупность всех перечисленных свойствулучшает сцепление и способствуетформированию вьсокотемпературногоклеевого шва,Технология получения высокотемпературной клеевой композиции.Ортофосфорную кислоту разбавляютводой 1/4 от объема кислоты), нагревают до 80 С и последовательноорастворяют оксиды алюминия, бария,магния, бора или НАВОЗ в пересчетена В 20), карбонат натрия и оксидкобальта, затем добавляют остальную воду выдерживают раствор в теРочение часа при 80-90 С. Полученныйраствор имеет плотность 1,4 г/см3и вязкость 0,57 П.Далее на металлические поверхности,предварительно отшлифованные,обезжиренные ацетоном и окисленныепри 400 ОС,наносят полученный растворв количестве 0,15-0,20 кг/м , под 2сушивают, соединяют металлическиеповерхности и обжигают при 10001020 С в течение 2-10 мин в зависимости от величины склеиваемых деталей,Предлагаемая клеевая композиция может быть использована лля склеивания различных металлов (сталь сталь, железо - железо, железо - никель, железо - кобальт, электротехническая сталь) .)500 ФСоставитель А.Литманович Техред С. Легеза Корректор Н.Король Редактор Н.Джуган Заказ 8431/17 Заказ 633 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул, Проектная, 4 П р и м е р 1. 50 г 85-ной Н 1 Р 04 (содержание ортофосфорной кислоты 42,5 г) разбавляют водой в количестве 13 см , нагревают до 80 дС и последовательно растворяют 0,15 г А 10, 0,5 г ВаО, 7 г М 80, 1 г В 03, 0,8 г НаСО, 0,05 г СоО, добавляют 27,5 г воды, выдерживают раствор в течение 1 ч при 80 С.Предел прочности клеевого соединения сталь - сталь на разрыв 560 кг/см , после обработки склеенной детали на токарном станке 500 кг/см 2.П р и м е р 2. 60 г 85-ной Н РО 4 (содержание ортофосфорной кис. лоты 51 г) разбавляют водой в количестве 15 см, нагревают до 80 С и3последовательно растворяют 0,20 г А 101, 1,0 г ВаО,6,0 г М 8 О, 1,5 г В 03, 0,9 г БаСО, 0,07 г СоО, добавляют 15,33 г воды выдерживают в течение 1 ч при 90 С. предел прочности клеевого соединения железо "армко" - железо "армко" на сдвиг 500 кг/см.П р и м е р 3. 70 г 85-ной Н РО (содержание ортофосфорной кислоты 59,5 г) разбавляют водой в количестве 18 см ., нагревают до 80 С2 о и последовательно растворяют 0,25 г А 1 О ), 2,0 г ВаО, 5,0 г М 80, 2,0 г ВО, 1,0 г ИаСО 3, 0,1.г СоО, добавляют 1,65 г воды, выдерживают в течение 1 ч при 80 С.Предел прочности клеевого соединения железо "армко" - никель на сдвиг больше 450 кг/см , железо "армко" - кобальт больше 450 кг/смПосле механической обработки склеенной электротехнической стали склеенность сохраняется.Таким образом, предлагаемая композиция позволяет получить прочные клеевые соединения, устойчивые до температуры обжига (1000 - 1020 С), причем склеенные детали можно подвергать механической обработке (резание на токарном станке, распиливание, илифование и т,д.) . В предусмотренном режиме (обжиг при 1000- 1020 С) известная композиция не склеивает, она отслаивается с окисной пленкой металла, тогда как впредлагаемом стеклоклее эта пленкарастворяется. Максимальная прочностьсклеивания металлов известной композицией достигается в условиях ступенчатого нагрева до 600 С в течейние 3 ч 3 . При этом предел прочности соединения сталь - сталь наразрыв 0,5 кг/см . С помощью пред 2лагаемой композиции в этих условияхтакже можно получить клеевые соединения с прочностью на разрыв 0,51,0 кг/см (см. таблицу). Кроме того, известная композиция являетсяклеем разового пользования, ее жиэ неспособность составляет несколькочасов, тогда как срок хранения предлагаемой композиции 9-12 мес. Режим склеи-Прочность склеивания,ванияМПа, композиции Базовый объект 1 позволяет по лучать клеевые соединения с пРочностью на разрыв 65-80 кг/см , ус 2тойчивые до 500 С, по сравнению соним предлагаемая клеевая композициятакже характеризуется повышеннойпрочностью склеивания, термостойкостью, жизнеспособностью.