Вяжущее

(19) (11) В 12/ ЕИ СА ЕЛЬСТВУ СКОМУ СВИ институт вичус и ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(56) Авторское свидетельство СССМ 827454, кл, С 04 В 28/34, 1979Авторское свидетельство СССМ 1201267, кл, С 04 В 28/34, 198 4) ВЯЖУЩЕЕ7) Используется в химической промышенности, в цветной металлургии, при изгоУ Изобретение относится к составам электропроводящих коррозионно-стойких вяжущих и может быть использовано в химической промышленности, в цветной металлургии, при изготовлении электроконтактных деталей, токопроводящих замазок и покрытий, работающих в условиях агрессивных сред при повышенных температурах,Известен состав вяжущего, включающий концентрированную ортофосфорную кислоту (40,5 - 48,0 мас. ф) и электропроводящий наполнитель - высокодисперсный нитрид титана (52,0 - 59,5 мас. 0) с размером частиц 0,05 - 0,1 мкм при отношении Тй/Р 205=1,5-2,0.Недостатком приведенного состава вяжущего является невысокая устойчивость к жидким и газовым агрессивным средам, небольшая термоцикличность (5-6 циклов),Известен состав вяжущего, включающий ортофосфорную кислоту (до 35 мас. ), расплавленные частицы оксида магния (до товлении электроконтактных деталей, токо- проводящих замазок и покрытий, работающих в условиях агрессивных сред при повышенных температурах, Вяжущее содержит компоненты при следующем соотношении мас. ф: ортофосфорная кислота 60-65, наполнитель - твердый раствор нитридов кремния и титана с содержанием титана 25-30, 35-40, При приготовлении вяжущего порошкообразный наполнитель затворяют ортофосфорной кислотой, Прочность вяжущего - 56,1 МПа. Степень разложения в соляной кислоте при 100 С 0;04, в ортофосфорной кислоте при 100 С 0,06.1 табл. 10 мас. 0), волокнистый асбест (до 5 ф) и порошкообразный материал, обладающий электропроводностью (медь, серебро) и высокой точностью плавления, типа нитрида а титана, карбида вольфрама и др, в пределах до 60 мас. ф,Недостатком рассмотренного состава является низкая химическая стойкость в аг- ф рессивных средах, снижение электропрово- О дящих свойств материала при повышенных температурах (500 С) вследствие окисления (Я электропроводящего наполнителя.Известно также вяжущее-прототип, включающее ортофосфорную кислоту (35 - 45 мас. 0)и карбонитридтитана(55 - 65 мас, 7 ь) в соотношении Т/Ж=1,22-1,85 (3). Температура отвердения цемента 300 - 350 С, удельное электросопротивление 210 Омм, Количество термоциклов (500 - 20 С) - 10, потери массы цемента в НС 3 при 100 С - 0,11, в НЗР 04 при той же температуре взаимодействия - 0,15;4, Увеличение удельной повер0,05 0,08 хности карбонитрида До 33 м /г приводит к2снижению соотношения Т/Ж до 0,93 и, как следствие, уменьшает удельное электро- сопротивление до 4-910Омм,Недостатком указанного состава вяжущего является невысокая химическая устойчивость в агрессивных средах при повышенных температурах и низкая термоцикличность.Цель. изобретения - увеличение химической стойкости и механической прочности,Поставленная цель достигается тем, что вяжущее, включающее ортофосфорную кислоту и электропроводящий наполнитель, в качестве наполнителя содержит твердый раствор нитридов кремния и титана с содержанием титана 25-300 ь при следующем соотношении компонентов, мас, ;Ортофосфорная кислота 60 - 65 Твердый раствор нитридов кремния и титанас содержаниемтитана 25 - 30 35-40 Твердый раствор нитридов кремния и титана представляет собой фазы переменного состава общей формулы 31 з-кТЬМ 4, в которых часть атомов кремния в 31 зй 4 замещена атомами титана. При этом материал приобретает наилучшие свойства индивидуальных соединений: высокую химическую стойкость и термоцикличность, характерную для 31 зй 4 и лучшую электропроводность и пластичность нитрида титана. Следует отметить, что эффект твердения наблюдается только при использовании ультрадисперсного 9 з-кТЬЙ 4, что обуславливает его актив. ность по отношению к НзРО 4 по сравнению с крупнокристаллическим соединением такого же химического состава,При увеличении содержания кремния в твердом растворе резко возрастает химическая устойчивость и прочность цементов, при одновременном резком падении его электропроводящих свойств. Температура отверждения цементов, при которой металл приобретает комплекс необходимых свойств, возрастает на 50 - 100 С (в зависимости от концентрации кремния в твердом растворе), что удлиняет процесс твердения и приводит к перерасходу электроэнергии при приготовлении вяжущего. С другой стороны, увеличение содержания титана в твердом растворе приводит к снижению электросопротивления и химической стойкости цемента.Изобретение позволяет получить электропроводящий коррозионно-стойкий цемент при относительно невысоких температурах термообработки, Ранее твердые растворы нитридов титана и кремния 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 для достижения поставленной цели получения электропроводящих коррозионно-стойких цементов не использовались.Последовательность выполнения операций при получении электропроводящего коррозионно-стойкого цемента состоит в следующем:Определенное. количество (20 г) твердого раствора, состоящего из нитрида кремния-титана (25-30) порционно затворяют концентрированной ортофосфорной кислотой (б,74 г/смз) до получения пластичной массы.Расход кислоты составляет 60 - 65, соотношение Т/Ж=0,67 - 0,54,Приготовленную массу укладывают во фторпластовые формы 10 х 10 х 10 мм и подвергают тепловой обработке до 350 С при скорости подьема температуры 20 град/ч,После достижения заданных температур систему охлаждают до комнатной температуры, извлекают образцы-кубики и исследуют физико-химические и механические свойства затвердевшего цемента.П р и м е р 1. Для получения электро- проводящего корроэионно-устойчивого вяжущего берут 20 г (40) порошкообразного вещества (Яз-кТЬИ 4) удельной поверхности 55 м /н и затворяют его путем перемешивания в 30 г (60) концентрированной ортофосфорной кислоты (б,74 г/смз) до получения пластичной массы. Тщательно перемешанную массу в соотношении Т/Ж=0,67 укладывают в фторпластовые формы и подвергают термообработке в сушильном шкафу до 350 С со скоростью 20 С/ч. После достижения заданной температуры систему медленно охлаждают до комнатной температуры, извлекают образцы-кубики из форм и исследуют их физико-химические свойства.Удельное электросопротивление, Омм 386 Степень разложенияобразца при 100 Св НСконц,в НзРО 4 конц.Количество термоциклов (500 - 20 С) 15 Остальные примеры выполнены аналогично, но различаются составом компонентов и представлены в таблице,Как следует из приведенных в таблице данных, использование твердого раствора 5 з.кТЛ 4 в качестве электропроводящего наполнителя приводит(примеры 1-7) к получению коррозионно-устойчивых в кислотах материалов, обладающих повышенной термостойкостью (15 - 20 циклов) по сравнению с прототипом (6 - 10 циклов). Данные примеров 8 - 9 показывают, что при запредельных1794915 значениях кислоты и наполнителя свойства синтезированных образцов изменяются в раэличных направлениях: так, например, при увеличении содержания кислоты (70 ) и уменьшении расхода 3 з-хТхйа (30) резко возрастает электросопротивление, падает механическая прочность образцов, однако их химическая стойкость и термоцикличность остаются на достаточно высоком уровне, Снижение расхода кислоты (55) и возрастание количества наполнителя уменьшает как величину электросопротивления (положительный фактор), так и химическую стойкость и термоцикличность (отрицательные факторы),Таким образом, в указанных интервалах используемых исходных компонентов (примеры 1 - 7) возможно получение материалов, комплексно удовлетворяющих поставленным целям изобретения,При использовании твердого раствора нитридов титана и кремния в рекомендуемых интервалах (35 - 40 ) важное значение приобретает также содержание электропроводящего наполнителя (Т И) в 5 зМ 4, который характеризуется высокими дизлек трическими свойствами, Так, в примере 10четко видно, что снижение содержания титана в 3 з-хТхй 4 до 20 приводит к возрастанию электросопротивления образцов, при сохранении других свойств согласно 10 изобретению. Возрастание содержания титана в твердом растворе сопровождается как уменьшением электросопротивления, так и основных характеристик цементного камня (химическая стойкость и термоцик личность),Следовательно, указанная цель изобретения достигается не только оптимальным интервалом между жидкой и твердой составляющей вяжущей композиции, но и от 20 состава твердой фазы, т,к, изменения содержания титана в твердом растворе изменяет основные свойства композиции. 25 тана и кремния - с содержанием титана25-30 при следующем соотношении компонентов,мас.:Ортофосфо рнаякислота 60-65 30 Твердый растворнитридов кремния ититана с содержанием титана 25 - 3035-40 Формула изобретения Вяжущее, включающее ортофосфорную кислоту и титаносодержащий электропроводящий наполнитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения химической стойкости и механической прочности, оно содержит в качестве титаносодержащего наполнителя твердый раствор нитридов тиТехнологические условия получения и физико-химические свойства цементного камня по предлагаемому изобретению. Расход твердого раствора составляет 20 г, скорость подъема температуры - 0,3 град/мин, НзР 04 - 85 . г Удельная поверхность наполнителя - 55 м /г, Свойства Условия получения цементаСодержаниеТв Температура Т/О,ВМ п/и расход,мас.НЗР 04 НО Йсж, МПа Удельное элек Степень разложения в