Керамічні кордієритвмісні покриття для захисту вогнетривких матеріалів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний університет Львівська Політехніка

УДК 667.637.4:666.3.135

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 05.17.11 - Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів

Керамічні кордієритвмісні покриття для захисту вогнетривких матеріалів

Вахула Орест Миронович

Львів - 2010

Дисертація є рукописом

Робота виконана на кафедрі хімічної технології силікатів Національного університету “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Гивлюд Микола Миколайович Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів, професор кафедри наглядово-профілактичної діяльності

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Пітак Ярослав Миколайович Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, м. Харків, професор кафедри технології кераміки, вогнетривів, скла та емалей кандидат технічних наук, доцент Ткач Наталія Олексіївна Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, м. Київ, доцент кафедри хімічної технології композиційних матеріалів

Захист відбудеться “12” квітня 2010 р. о 12⁰⁰ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.09 у Національному університеті “Львівська політехніка” за адресою: 79013, м. Львів, пл. Св. Юра, 9, навчальний корпус 9, ауд. 214.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка”

Автореферат розісланий “ 11 ” березня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, д.т.н., проф. Атаманюк В.М.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Одним із головних способів енергозбереження під час випалювання керамічних виробів є використання ефективних вогнетривких матеріалів. Зараз на більшості керамічних виробництв у печах для випалювання кераміки як вогнетривкий припас використовуються кордієритомулітові матеріали, які за фізико-технічними та економічними показниками переважають традиційні карборундові. Проте аналіз їх експлуатації показав, що, незважаючи на високу термо- та жаростійкість та механічну міцність, вони є недостатньо довговічними. В умовах експлуатації кордієритомулітового вогнеприпасу відбувається його поверхневе руйнування, особливо у тих випадках, коли випалювання полив'яних керамічних виробів відбувається у печах з недостатнім вентилюванням робочого простору теплового агрегату. Деструкція та відшарування кордієритомулітових плит спричиняє потрапляння відокремлених частинок на полив'яну поверхню випалюваних виробів, що призводить до збільшення відсотку браку. На даний час інформація про механізм руйнування кордієритомулітових вогнетривів під час експлуатації в промислових печах відсутня, а тому детальне вивчення цього явища є надзвичайно актуальним.

Перспективним шляхом підвищення довговічності вогнетривких матеріалів в умовах високотемпературної корозії є нанесення на їх поверхні захисних покриттів: склокристалічних, газотермічних, плазмових тощо, проте технології їх приготування є енергоємними та складними, що ускладнює їх застосування на керамічних підприємствах. Істотну перевагу мають покриття органосилікатного типу завдяки простоті нанесення на підклади та низькій вартості приготування. Однак відомі покриття характеризуються високими значеннями термічного коефіцієнта лінійного розширення (ТКЛР), а саме: 8,0•10^-6…14,0•10^-6 К^-1 і тому не можуть використовуватися для захисту кордієритомулітових матеріалів, ТКЛР яких становить 2,0•10^-6…3,0•10^-6 К^-1.

Отже, вищевикладене дає підстави стверджувати, що дослідження, спрямовані на встановлення механізму корозійного руйнування кордієритомулітових вогнетривів, а також пошук нових матеріалів для їх захисту безперечно мають велику наукову та практичну цінність.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно плану науково-дослідних робіт кафедри хімічної технології силікатів Національного університету “Львівська політехніка”. Дисертант був виконавцем окремих етапів держбюджетної теми Міністерства освіти та науки України “Наукові засади розроблення сучасних видів силікатних і тугоплавких неметалічних матеріалів різного функціонального призначення” (Постанова державного комітету України з питань науки, техніки і промислової політики №87 від 03.04.2003 р. (ДР №0082U001374); “Фізико-хімічні основи отримання захисних покрить поліфункціонального призначення”), яка виконувалась на кафедрі хімічної технології силікатів Національного університету “Львівська політехніка”.

Мета і завдання досліджень. Метою дисертаційної роботи є вивчення механізму руйнування кордієритомулітових вогнетривів та розроблення нового класу захисних керамічних покриттів на основі силіційорганічних зв'язок та оксидних наповнювачів, які дозволять збільшити термін експлуатації вищезгаданих вогнетривів.

Для досягнення поставленої мети було необхідно:

- вивчити механізм корозійного руйнування кордієритомулітових вогнетривів в умовах експлуатації під час випалювання полив'яних керамічних виробів;

- запропонувати основи захисту кордієритомулітових вогнетривів та технологічні прийоми для їх реалізації;

- обґрунтувати вибір оксидних наповнювачів та силіційорганічної зв'язки для розроблення захисних покриттів з прогнозованим фазовим складом та структурою;

- вивчити процеси взаємодії між компонентами наповнених силіційорганічних покриттів під час нагрівання та дослідити вплив оксидних додатків (ZrO₂, TiO₂, MnO₂, B₂O₃, Cr₂O₃) на процеси фазо- та структуроутворення;

- визначити комплекс експлуатаційних властивостей розроблених покриттів для захисту кордієритомулітових вогнетривів.

Об'єкт дослідження - керамічні покриття на основі силіційорганічного зв'язного (поліметилфенілсилоксану), наповненого магнію оксидом, алюмінію оксидом та піском кварцовим для захисту кордієритомулітових вогнетривів від агресивного впливу газового середовища в умовах високих температур.

Предмет дослідження - механізм корозійного руйнування кордієрито- мулітових матеріалів; дія функціональних додатків на процеси фазо- та структуроутворення у наповнених композиціях та їх вплив на експлуатаційні характеристики захисних покриттів.

Методи дослідження - у дисертаційній роботі використано сучасні фізико-хімічні методи аналізу. Диференціально-термічним аналізом встановлювали вплив аморфної силікатної складової на процеси фазоутворення в модельних композиціях. За допомогою рентгенофазового аналізу ідентифікували фази в продуктах термооброблення покриттів та композицій. Для виявлення змін характеру хімічних зв'язків у матеріалах використовували інфрачервону спектроскопію. Процеси структуроутворення в дослідних композиціях та вплив на мікроструктуру на межі контакту “покриття-підклад” вивчали з допомогою електронної мікроскопії. Аналіз складу поверхневого шару вогнетривких матеріалів та керамічних покриттів здійснювали методом енергодисперсійного рентгенівського мікроаналізу. Теоретичні розрахунки та оброблення експериментальних даних здійснювали за допомогою персонального комп'ютера та пакетів прикладних програм (Microsoft Office, OriginPro 7.0, Surfer 8.0).

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше запропоновано механізм руйнування кордієритомулітових матеріалів під час їх експлуатації в умовах циклічного використання як вогнетривкого припасу печей для випалювання полив'яних керамічних виробів;

- удосконалено:

-шляхи збільшення довговічності вогнетривких матеріалів кордієритомулітового складу за рахунок нанесення захисних покриттів на основі малозсідальних композицій з високими показниками хімічної та термічної стійкості із заданим фазовим складом і властивостями;

-методику підвищення захисної дії розроблених покриттів шляхом введення до їх складу оксидних додатків керамічних матеріалів на основі системи MgO-Al₂O₃-SiO₂;

- дістало подальший розвиток вивчення фізико-хімічних процесів одержання захисних покриттів заданого фазового складу з низьким значенням ТКЛР (2,0•10^-6 К^-1… …3,0•10^-6 К^-1).

Практичне значення одержаних результатів. На основі вивчення механізму корозійного руйнування кордієритомулітових вогнетривів запропоновано шляхи підвищення їх довговічності за рахунок нанесення кордієритвмісних захисних покриттів.

Досліджено область складів системи MgO-Al₂O₃-SiO₂ та встановлено можливість синтезу кордієритової фази безпосередньо під час випалювання покриття з поліметилфенілсилоксану, наповненого магнію оксидом, алюмінію оксидом, піском кварцовим за встановлених значень їх масових співвідношень.

У результаті проведених досліджень створено захисні покриття, які характеризуються значеннями ТКЛР, близькими до ТКЛР підкладу та забезпечують надійний захист кордієритомулітового вогнеприпасу печей випалювання керамічних виробів.

Захисні кордієритвмістні покриття пройшли апробацію на ТзОВ “ОКС” (м.Львів), ЗАТ “Львівський керамічний завод” (м.Львів) та прийняті до впровадження згідно з розробленим проектом технічних умов ТУ У 24.3-02071010-129:2008 “Термо-жаростійка захисна композиція”. Використання одержаних керамічних покриттів дозволило збільшити термін експлуатації вогнеприпасу марок Aptakorit CM 1 та S Corit М у 2,2…2,6 рази. Очікуваний річний економічний ефект від збільшення терміну експлуатації 1 м² кордієритомулітової плити становить 1707 грн.

Розроблені керамічні кордієритвмісні покриття рекомендовано до впровадження для захисту вогнеприпасу від впливу агресивного середовища печей на підприємствах з виробництва полив'яних керамічних виробів.

Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є самостійним та завершеним дослідженням автора, який зібрав та обробив статистичний матеріал, виконав експерименти, узагальнив всі положення та отримані результати, що виносяться на захист дисертаційної роботи.

Постановку завдань дисертаційної роботи, мети досліджень, обґрунтування планів та програм експериментів, узагальнення і формулювання висновків, підготовку до друку статей, доповідей на науково-технічних конференціях здійснювали разом із науковим керівником, д.т.н., професором Гивлюдом М.М.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи викладено та обговорено безпосередньо здобувачем на Міжнародних науково-технічних конференціях: “Новые технологии в химической промышленности” (м. Мінськ, 20-22 листопада 2002 р.); “Наука и технология строительных материалов: состояние и перспективы развития” (м. Мінськ, 25-26 травня 2005 р); “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности” (м. Харків, 24-25 квітня 2002 р.; 23-24 квітня 2003р.; 7-8 квітня 2004 р.; 26-27 квітня 2005 р., 28-29 квітня 2009 року), Українській науково-технічній конференції “Фізико-хімічні проблеми в технології тугоплавких неметалевих та силікатних матеріалів” (м. Дніпропетровськ, 27-29 вересня 2006 р.) та наукових семінарах кафедри хімічної технології силікатів Національного університету “Львівська політехніка” (2003-2005 р.р.).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 14 наукових праць, із них: 5 статей у фахових наукових виданнях, рекомендованих ВАК України, отримано 1 патент України на корисну модель.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, шести розділів, загальних висновків, додатків, списку використаних джерел. Повний обсяг дисертації становить 145 сторінок, основний текст - 111 сторінок, 37 рисунків і 17 таблиць. Додатки займають 13 сторінок, бібліографічний список містить 132 найменування використаних джерел.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, описано зв'язок роботи з науковими програмами і темами, викладено мету та завдання досліджень, наукову новизну та практичну цінність.

В першому розділі наведена характеристика сучасних вогнетривких матеріалів та властивості кордієритвмісної кераміки. Висвітлено питання використання вогнетривкого припасу різної природи в керамічному виробництві. Подана характеристика захисних покриттів для високотемпературного захисту вогнетривких та композиційних матеріалів, методи їх одержання та нанесення, проаналізовані перспективи досліджень в цій галузі. Кордієритомулітові матеріали володіють високою термічною стійкістю завдяки їх фазовому складу та пористій мікротріщинуватій структурі. Однак кордієритомулітові вогнетриви не захищені від дії хімічно-агресивних компонентів пічного середовища під час експлуатації в умовах високих температур, що призводить до їх руйнування.

Вибір напрямку досліджень пояснюється широким використанням кордієритомулітового вогнеприпасу на керамічному виробництві в Україні та за її межами. Компоненти захисних покриттів мають забезпечити високу адгезійну міцність до підкладу та створити непроникну плівку, яка надійно захистить поверхні від проникнення агресивних агентів.

У другому розділі наведено обґрунтування вибору основних матеріалів досліджень, характеристику компонентів для одержання захисних покриттів та описано методи і методики фізико-хімічних та фізико-механічних досліджень.

Під час виконання дисертаційної роботи використані такі методи досліджень: рентгенівська дифрактометрія, електронна мікроскопія, інфрачервона спектроскопія, термогравіметрія, енергодисперсійний рентгенівський спектральний мікроаналіз, дилатометрія, а також методи випробувань згідно інструкцій, діючих стандартів та технічних умов. Були використані методи планування експерименту та математичного оброблення експериментальних результатів за допомогою прикладних програм (Microsoft Office, OriginPro 7.0 та Surfer).

У третьому розділі наведено результати, які описують механізм причин корозійного руйнування вогнетривких матеріалів кордієритомулітового складу в інтервалі температур 1173…1533 К та циклічному режимі експлуатації. Нанесення полив'яних покриттів на керамічні вироби здійснюється у вигляді водної суспензії. Тому під час експлуатації вогнеприпасу на стадії підігріву на нього постійно діє водяна пара.

Мікроструктура поверхні вогнетриву до експлуатації характеризується високим ступенем однорідності, пори рівномірно розподілені по всьому об'єму матеріалу, мікротріщини відсутні (рис. 1, а). У ході експлуатації кордієритомулітових вогнетривів після 180 циклів випалювання збільшується вміст пор та мікротріщин (рис. 1, б), а після 270 циклів на поверхні вогнетриву з'являються видимі сліди руйнування у вигляді відшарованих пластівців товщиною 200…300 мкм.

Фазовий склад поверхневого шару кордієритомулітового матеріалу до експлуатації представлений б-кордієритом 2MgO•2Al₂O₃•5SiO₂ (d/n=0,408; 0,336; 0,313; 0,303; 0,264; 0,187; 0,167 нм), мулітом 3Al₂O₃•2SiO₂ (d/n=0,54; 0,342; 0,254; 0,228; 0,159 нм) та алюмомагнезіальною шпінеллю MgO•Al₂O₃ (d/n=0,468; 0,286; 0,244; 0,202 нм). Згідно з даними рентгенівського спектрального мікроаналізу поверхня зразка кордієритомулітового вогнетриву до експлуатації характеризується інтенсивними лініями елементів ₁₄Si, ₁₃Al, ₁₂Mg представлених оксидами з вмістом відповідно 48,96; 38,23 і 8,02 мас.% та незначним вмістом Na₂O, K₂O, CaO, TiO₂, FeO (табл. 1).

Таблиця 1 Оксидний склад кордієритомулітового вогнетриву

	Вміст оксидів, мас.%
	SiO2	Al2O3	Fe2O3	B2O3	MgO	PbO	CaO	K2O	Na2O
До експ.	48,96	38,23	1,25	0,00	8,02	0,00	1,12	1,04	1,38
Після експ.	41,98	32,76	1,07	3,31	6,85	5,83	1,05	2,18	4,97

Після 270 циклів випалювання зафіксовані зміни в оксидному складі поверхні зразка, а саме: збільшення концентрації натрію та калію оксидів з 1,38 до 4,97 та з 1,04 до 2,18 мас.% відповідно та плюмбуму і бору оксидів, вміст яких складає 5,83 та 3,31 мас.%. При тому зменшуються інтенсивності ліній елементів ₁₄Si, ₁₃Al, ₁₂Mg та їх оксидні концентрації відповідно з 48,96 до 41,98, з 38,23 до 32,76 та з 8,02 до 6,85 мас.% (табл. 1).

Характер рентгенівських спектрів кордієритомулітових вогнетривів у процесі експлуатації підтверджує поглинання їх поверхнею елементів Натрію, Калію та Плюмбуму, які виділяються з полив'яного покриття випалюваних керамічних виробів. Додаткове насичення поверхні вогнетриву оксидами-топниками створює умови для утворення під час подальшої експлуатації лугоплюмбумвмісної скловидної фази.

Інфрачервоний спектр поглинання кордієритомулітового вогнетриву до експлуатації характеризується наявністю смуг поглинання за 1200, 1090, 1080, 900 см^-1, що відповідають валентним коливанням Si-O-Si зв'язків; [AlO₆]-октаедрів в області 690…570 см^-1, які належать відповідним AlO₆-ланцюгам у структурі муліту. Зафіксовані також смуги поглинання в області 900…850 см^-1, які належать [AlO₄]-тетраедрам, а також наявність максимуму за 880см^-1, що відповідає зв'язкам Si-O-Al. Також наявна характерна смуга кордієритової фази з максимумом поглинання за 770 см^-1, яка належить силіційалюмокисневим кільцям [Si₅AlO₁₈]. Смуги поглинання в області спектру 485…400 см^-1 відповідають деформаційним коливанням зв'язків Si-O-Mg, а максимуми в області 365…320 см^-1 належать коливанням [MgO₆]-октаедрів, що підтверджує вміст кордієриту у вогнетриві. Жодних гідратних форм у зразках кордієритомулітового вогнетриву до експлуатації не виявлено.

Поява на інфрачервоному спектрі поглинання матеріалу після експлуатації коливань з довжиною хвилі 1640…1580 см^-1 (рис. 4, б) вказує на присутність зв'язаної води в структурі кордієритомулітового матеріалу, а максимум за 960 см^-1 дає змогу допустити можливість гідратації іонів Алюмінію в четверній координації з утворенням в матеріалі зв'язків H-O-Al. Про збільшення кількості іонів Алюмінію в шестерній координації у складі матеріалу після експлуатації свідчить наявність на спектрі нових максимумів поглинання в області 690…525см^-1.

Очевидно, що в процесі експлуатації кордієритомулітового вогнетриву в промислових печах його робоча поверхня взаємодіє з водяною парою, а наявність катіону Al³⁺ в четверній координації у фазових складових робить його поверхню активною по відношенню до води. Перебіг, навіть частково, реакції гідролізу складових вогнетриву призводить до створення на його поверхні активних центрів, до яких на початковій стадії випалювання керамічних виробів приєднується значна кількість молекул води, що спричиняє додаткове розпушування поверхні матеріалу, її набухання та виникнення внаслідок цього внутрішніх напружень. Деструктивна дія зв'язаної води підсилюється під час циклічного зволоження та висихання матеріалу вогнетриву. Це підтверджено даними інфрачервоної спектроскопії в області хвильових чисел 810…770 см^-1, яка характеризується більшою розмитістю та зміщенням в область менших хвильових чисел і відноситься до часткової деформації кілець кордієритової структури. Розмита смуга спектру в області 1200…900 см^-1 з незначними рефлексами поглинання та утворення дуплету з максимумом при 1164 см^-1 свідчить про наявність скловидної фази та кристалізацію новоутворень. Крім того, про приєднання іонів Na⁺, K⁺, Pb²⁺ до поверхні кордієритомулітового матеріалу в процесі експлуатації свідчить невпорядкованість спектру в області поглинання 485…400 см^-1 (рис. 4, б), що можна пояснити ймовірним розривом зв'язків Si-O-Mg у структурі кордієриту. Входження іонів Na⁺, K⁺, Pb²⁺ у структуру матеріалу під час підвищення температури до 1193…1323 К створює передумови для перебігу процесів евтектичного плавлення в окремих мікроділянках, що надалі призводить до зростання кількості утвореної склофази. Утворена луговмісна скловидна фаза характеризується здатністю до взаємодії з водою, що проявляється в гідролізі з вимиванням із її структури катіонів лужних металів за схемою

-Si-O-Na + HOH - 2NaOH + -Si-O-Si-

Внаслідок взаємодії елементів агресивного середовища з кристалічними складовими вогнетриву можливе утворення нових фаз в його поверхневих шарах. Рентгенофазовим аналізом зразків кордієритомулітового вогнетриву після експлуатації впродовж 180 циклів випалювання встановлена стабільність фазового складу поверхневого шару. Проте штрихрентгенограма поверхні зразка кордієритомулітового вогнетриву після 270 циклів випалювання показує збільшення інтенсивності максимумів алюмомагнезіальної шпінелі з d/n=0,286; 0,243; 0,238; 0,202; 0,155 нм (рис. 5, в) та фіксує появу нових дифракційних максимумів з d/n = 0,378; 0,318 нм, які можна віднести до утворення кристалічних фаз складу Na₂O•SiO₂, Na₂O•2SiO₂, Na₂O•PbO•SiO₂, PbO•SiO₂.

Оскільки в пробах вогнетриву з його глибинних шарів такі зміни у фазовому складі під час експлуатації не зафіксовані, то можна допустити, що утворена лугоплюмбумвмісна скловидна фаза у поверхневих шарах вогнетриву за каталітичної дії водяної пари інтенсифікує процес переродження кордієриту в алюмомагнезіальну шпінель. Невпорядкованість структури кордієритової фази з подальшою аморфізацією матеріалу призводить до утворення в поверхневих шарах вогнетриву фаз із високим ТКЛР. На невпорядкованість структури кордієритомулітового вогнетриву в ході експлуатації вказує також збільшення вмісту скловидної фази у поверхневих шарах з 11,5 до 42,7 мас.%.

Зазначені структурні зміни під час експлуатації вогнетриву викликають у його поверхневих шарах збільшення величини ТКЛР з 2,3•10^-6 К^-1 до 6,33•10^-6 К^-1, а утворені фази з великим показником ТКЛР під час циклічних режимів служби кордієритомулітового вогнетриву сприяють виникненню напружень у його поверхневих шарах, що призводить до утворення тріщин та відшарувань матеріалу.

Недовговічність кордієритомулітових вогнетривів під час експлуатації в печах для випалювання полив'яної кераміки пов'язана із зміною структури та фазового складу поверхневих шарів робочої поверхні вогнетриву. Каталітична дія водяної пари за високих температур за участю скловидної фази спричиняє часткове переродження кордієриту в алюмомагнезіальну шпінель, термічний коефіцієнт лінійного розширення якої в 3 рази більший, ніж в кордієриту.

У четвертому розділі проведено вибір складів керамічних покриттів для захисту кордієритомулітових вогнетривів, які забезпечили б значення ТКЛР, близьке до ТКЛР кордієритової кераміки в межах (2•10^-6…3•10^-6 К^-1 ). Виходячи з цього, найприйнятнішою основною кристалічною фазою в складі таких покриттів може бути лише кордієрит. З практики експлуатації та теоретичних досліджень покриттів для високотемпературного захисту матеріалів відомо, що максимального захисного ефекту та мінімальної енергоємності покриттів можна досягти за умови утворення основної фазової складової в шарі самого покриття під час його попереднього випалювання або в процесі експлуатації. Тому основна увага в подальших дослідженнях приділялася синтезу кордієритової фази безпосередньо в покритті. Як вихідні компоненти вибрано магнію, алюмінію оксиди та пісок кварцовий. Технологічні характеристики покриттів забезпечуються введенням до їх складу 20…30 мас. % силіційорганічного лаку, що дозволить досягти вмісту аморфного SiO₂ 10…15 мас. %.

З допомогою термогравиметрії та рентгенівської дифрактометрії вивчено процеси взаємодії між компонентами у системі MgO-Al₂O₃-SiO₂ за участю силіційорганічної складової. При цьому встановлено, що значний вплив на процеси взаємодії між компонентами модельних композицій має аморфна силікатна складова силіційорганічного лаку КО-08, яка інтенсифікує реакції, результатом яких є утворення максимального вмісту кордієриту.

Під час вибору складу покриття виходили з умови збільшення модуля основності матеріалу. Це досягається підвищенням вмісту магнію оксиду порівняно з іншими складами у напрямку поля стійкості кордієриту на діаграмі стану системи MgO-Al₂O₃-SiO₂. З метою досягнення у складі покриття максимального вмісту кордієритової фази під час випалювання було досліджено область складів на діаграмі стану системи MgO-Al₂O₃-SiO₂, які лежать на межі розділу фаз кордієрит-муліт та в полях стійкості цих кристалічних сполук.

Під час приготування шихтових складів модельних систем частину піску кварцового замінювали поліметилфенілсилоксаном КО-08. Шихтові склади досліджуваних модельних систем наведені в табл. 2.

Таблиця 2 Шихтові склади модельних систем

Шифр складу	Вміст компонентів, мас.%
	КО-08	магнію оксид	алюмінію оксид	пісок кварцовий
1к	22,37	12,25	31,23	34,13
2к	22,37	7,16	34,0	36,46
3к	22,37	15,21	29,53	32,88
4к	22,37	13,42	26,84	37,36

Взаємодію між компонентами модельних систем у ході нагрівання до температури 1623 К вивчено методом рентгенофазового аналізу. Кількісною оцінкою вмісту окремої кристалічної фази була прийнята умовна інтенсивність характеристичного дифракційного максимуму цієї фази.

При тому за одиницю приймалася висота піку, відповідного для кожної фази найбільшої інтенсивності на всіх дифрактограмах випалених дослідних зразків. Умовну інтенсивність виражали відношенням висоти ідентичного рефлексу до висоти прийнятого еталонного.

Встановлено, що в системах на основі поліметилфенілсилоксану, наповненого магнію, алюмінію оксидами та піском кварцовим можливий синтез кордієриту (2MgO•2Al₂O₃•5SiO₂), муліту (3Al₂O₃•2SiO₂) та алюмомагнезіальної шпінелі (MgO•Al₂O₃).

Так, максимальному вмісту кордієритової фази відповідає склад, в якому відношення

Al₂O₃/MgO<2,0, SiO₂/MgO<3,0, а (Al₂O₃+SiO₂)/MgO<5,0

Найбільшому вмісту алюмомагнезіальної шпінелі відповідають такі співвідношення оксидів:

(Al₂O₃ + SiO₂) / MgO = 6,29; Al₂O₃ / MgO = 2,54; SiO₂ / MgO = 3,75.

Заслуговує на увагу склад 4к (табл. 2), в якому, одночасно з невисоким вмістом кордієриту та повною відсутністю шпінельної фази, утворюється найбільший вміст муліту та наявний залишковий кварц за такого співвідношення оксидних компонентів:

(Al₂O₃ + SiO₂) / MgO = 5,66; Al₂O₃ / MgO = 2,0; SiO₂ / MgO = 3,66 (табл. 3).

Під час порівняння оксидних та фазових складів модельних систем можна стверджувати, що максимальним вміст кордієритової б-фази має модельна система 3к.

Таблиця 3 Характеристика оксидного складу модельних систем та їх фазовий склад після випалювання за температури 1623 К

Модельна система	Умовна інтенсивність рефлексів кристалічної фази	Масові відношення оксидів
	кордієрит	муліт	шпінель	кварц	(Al2O3+SiO2)/MgO	Al2O3/MgO	SiO2/MgO
1к	0,9	-	0,6	-	6,29	2,54	3,75
2к	0,8	0,3	0,8	-	11,5	4,75	6,75
3к	1,0	0,1	0,4	-	4,88	1,94	2,94
4к	0,7	0,5	-	1,0	5,66	2,0	3,66

Отже, шихтовий склад 3к можна вважати оптимальним та рекомендувати для наступних досліджень.

У п'ятому розділі наведено розрахунок оптимального вмісту оксидних додатків для регулювання фазового складу та мікроструктури покриттів, а також вивчено експлуатаційні властивості захисних покриттів. У результаті проведених розрахунків визначено кількість оксидних додатків, яка становить, мас. %: TiO₂-1,52; B₂O₃-0,6; ZrO₂-2,16; MnO₂-1,51; Cr₂O₃-1,31. Під час вивчення впливу оксидних додатків на процеси фазоутворення у досліджуваних покриттях після випалювання за температури 1623 К встановлено, що ефективними мінералізаторами процесу кордієритоутворення є додатки B₂O₃, TiO₂, MnO₂, а додатки ZrO₂ та Cr₂O₃ не сприяють процесу кристалізації кордієритової фази. Додатки TiO₂, ZrO₂, MnO₂, B₂O₃, Cr₂O₃ змінюють хід кристалізації новоутворень, фазовий склад та структуру керамічних покриттів, сприяють ущільненню та зміцненню матеріалу.

Значення лінійного зсідання розроблених покриттів не перевищують 3,5%, тому ці покриття можна назвати малозсідальними. Збільшення лугостійкості за підвищення температури зумовлене змінами фазового складу матеріалу під час випалювання. Кристалізація кордієритової та мулітової фаз сприяє підвищенню показників лугостійкості силіційорганічних покриттів на основі матеріалів системи MgO-Al₂O₃-SiO₂. Отримати керамічний матеріал з лугостійкістю, не меншою 98 %, можна за температури, не нижчої 1573 К.

Надійність тривалої експлуатації захисних покриттів у значній мірі залежить від характеру взаємодії покриття з підкладом, який характеризується силою адгезійного зчеплення. На адгезійну міцність покриттів впливає і температура випалювання, і вид мінералізуючого додатку, а також величина пористості підкладу.

Введення до складу покриттів оксидів TiO₂, MnO₂, ZrO₂, B₂O₃, Cr₂O₃ забезпечує зростання адгезійної міцності в температурному інтервалі 1373…1673 К. Д

ля вивчення механізму взаємодії між компонентами та пояснення природи впливу оксидних додатків на показник адгезійної міцності були проведені електронно-мікроскопічні та енергодисперсійні рентгеноспектральні дослідження межі “покриття-підклад” після випалювання за температури 1623 К.

На мікрофотографіях не зафіксовано чіткої лінії контакту покриття та підкладу, що може свідчити про існування перехідного шару.

Компоненти покриття, проникаючи в товщу вогнетриву, вступають у взаємодію з його компонентами та створюють перехідний шар.

За даними енергодисперсійного рентгенівського спектрального мікроаналізу не виявлено дифузії елементів (Si, Al, Mg) покриття в підклад та навпаки через майже однаковий склад матеріалів. Проте зафіксована дифузія у підклад на глибину 25…50 мкм елементів оксидних додатків TiO₂, MnO₂, ZrO₂, Cr₂O₃, введених до покриття.

Зазначений характер дифузійних процесів вказує на утворення перехідного шару на межі контакту “покриття-підклад”, який забезпечує збільшення адгезійної міцності покриттів.

Досліджувані покриття після термозакріплення випалюванням за заданим температурним режимом можна використовувати на елементах вогнетривкого припасу в режимі циклічного нагрівання та охолодження. Надійність зчеплення покриття з підкладом та його термостійкість залежить від показника ТКЛР.

На основі дилатометричних кривих були розраховані значення ТКЛР покриттів в інтервалі температур 293…873 К. Результати розрахунків ТКЛР покриттів наведені в табл. 4.

Таблиця 4 ТКЛР покриттів

№ з/п	Покриття	293…873106 K-1
1	Покриття без додатків	3,37
2	Покриття з додатком 1,52 мас.% TiO2	2,29
3	Покриття з додатком 1,51 мас.% MnO2	2,19
4	Покриття з додатком 2,16 мас.% ZrO2	2,57
5	Покриття з додатком 1,31 мас.% Cr2O3	3,06
6	Покриття з додатком 0,6 мас.% B2O3	2,05

З отриманих розрахункових даних видно, що значення ТКЛР покриттів із мінералізуючими додатками є меншими, ніж для покриттів без додатків. Найнижчі значення ТКЛР мають покриття із вмістом мінералізуючих оксидів B₂O₃, TiO₂, MnO₂, оскільки вони сприяють утворенню максимального вмісту кордієритової б-фази в покритті.

Мірою надійності закріплення покриттів на підкладах є їх термостійкість. Оцінювання термостійкості здійснювали за відсотком площі відколеного покриття протягом 270 циклів випробувань. Встановлено, що суттєвий вплив на термостійкість покриттів мають мінералізуючі додатки, оскільки в досліджуваних зразках площа відколеної поверхні зменшилась у 1,2…6,6 рази. Введення мінералізуючих додатків сприяє збільшенню термостійкості покриттів на підкладах, що можна пояснити зменшенням показників ТКЛР покриттів внаслідок збільшення кількості кордієритової -фази.

Вибрано оптимальний шихтовий склад захисного покриття, мас. %: КО-08 - 22,37; магнію оксиду - 15,21; алюмінію оксиду - 29,53; піску кварцового - 32,88; бору оксиду - 1,0; титану оксиду - 2,0.

В шостому розділі описано лабораторні та промислові випробування захисних покриттів.

На основі проведених досліджень розроблено технологічну схему одержання та нанесення захисних покриттів, а також технологічні вимоги до покриттів. Розроблені покриття пройшли промислову апробацію на ЗАТ “Львівський керамічний завод” (м. Львів) та ТзОВ “ОКС” (м. Львів). На цих підприємствах покриттям оптимального складу були покриті 50 плит марки APTACORIT CM1 та 70 плит марки S CORIT A. Після проведених заводських випробувань встановлено, що поверхневі шари вогнетривких плит не мають слідів видимого руйнування - тріщин та відколювань. Покриття створює бар'єр, який захищає поверхню вогнетривких плит від проникнення корозійних агентів. Результати випробувань свідчать, що нанесення розроблених покриттів забезпечує збільшення тривалості експлуатації вогнеприпасу кордієритомулітового складу в умовах високотемпературного нагріву за температур випалювання 1233…1533 К.

Очікуваний річний економічний ефект від збільшення терміну довговічності 1 м² кордієритомулітових вогнетривких плит становить 1707 грн. у цінах на 2009 рік.

Висновки

У результаті виконання дисертаційної роботи було вирішено науково-практичне завдання - розроблено основи технології керамічних покриттів для захисту кордієритомулітових вогнетривких матеріалів. Найважливіші наукові та практичні результати :

1. Традиційні вогнетриви кордієритомулітового складу для печей випалювання полив'яної кераміки руйнуються в умовах циклічної експлуатації під впливом летких компонентів низькотемпературних полив. Каталітична дія водяної пари за високих температур за участю скловидної фази спричиняє часткове переродження кордієриту в алюмомагнезіальну шпінель, ТКЛР якої в 3 рази більший, ніж в кордієриту.

2. Збільшити довговічність кордієритомулітових вогнетривів можна ізоляцією поверхні захисними покриттями з значеннями ТКЛР близькими до ТКЛР підкладу, що досягається синтезом на їх поверхні щільної плівки аналогічного складу.

3. Граничні співвідношення між оксидами в покритті, які забезпечують інтенсифікацію кордієритоутворення та гальмування кристалізації шпінельної фази, можна досягти за відношення Al₂O₃/MgO<2,0, SiO₂/MgO<3,0 та за (Al₂O₃+SiO₂)/MgO<5,0.

4. Введення B₂O₃ у кількості 0,6 мас.%, TiO₂-1,52 мас.% та MnO₂-1,51 мас.% під час випалювання покриттів системи MgO-Al₂O₃-SiO₂, яка відповідає вмісту мас.%: MgO-17,0; Al₂O₃-33,0; SiO₂-50, забезпечує інтенсифікацію процесу утворення кордієриту та гальмує утворення алюмомагнезіальної шпінелі.

5. За даними енергодисперсійного рентгенівського спектрального мікроаналізу не виявлено дифузії елементів (Si, Al, Mg) покриття в підклад і навпаки. Зафіксована дифузія елементів, введених до покриття оксидних додатків TiO₂, Cr₂O₃, MnO₂, ZrO₂ у підклад на глибину 25…50 мкм. Зазначений характер дифузійних процесів вказує на утворення перехідного шару на межі контакту “покриття-підклад”, який збільшує адгезійну міцность покриттів та термостійкість, при тому площа відколеної поверхні зменшується у 5,5 рази.

6. Оптимальний шихтовий склад захисного покриття з врахуванням статистичного оброблення результатів експериментів становить, мас. %: КО-08 - 22,37; магнію оксиду - 15,21; глинозему - 29,53; піску кварцового - 32,88; бору оксид - 1,0; титану оксид - 2,0.

7. Проведені заводські випробування на ТзОВ “ОКС” та ЗАТ “ЛКЗ” показали, що розроблені покриття є придатними для захисту вогнетривкого припасу кордієритомулітового складу та збільшують термін його експлуатації в печах для випалювання керамічних виробів у 2,2…2,6 рази. Очікуваний економічний ефект від впровадження захисних покриттів на 1 м² поверхні кордієритомулітових плит становить 1707 грн. станом на 2009 рік.

Основний зміст дисертації опублікований у таких роботах

1. Гивлюд М.М. Хімічна стійкість захисних композиційних покриттів до дії агресивних середовищ / М.М. Гивлюд, М.Г. Пона, О.М. Вахула // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. - Львів, 2003. - № 488. - С. 352-355 - особистий внесок полягає у вивченні впливу будови зв'язки і типу наповнювача на хімічну стійкість покрить із розроблених композицій.

2. Гивлюд М.М. Вплив температури нагрівання на процеси масопереносу в зоні контакту покриття - підкладка / М.М. Гивлюд, О.М. Вахула, Н.І. Топилко // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. - Львів, 2004. - № 497. - С. 131-133 - дисертантом виконано розрахунок рівнянь дифузійного масопереносу компонентів у зоні контакту під час нагрівання.

3. Гивлюд М.М. Керамічні кордієритвмісні високотемпературні захисні покриття / М.М. Гивлюд, О.М. Вахула, Н.І. Топилко // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Хімія, технологія речовин та їх застосування. - Львів, 2005. - №536. - С. 234-236 - дисертантом підготовлено дослідні зразки, проведено оптимізацію складів вихідних композицій покриттів.

4. Гивлюд М.М. Кордієритовмісні керамічні матеріали і захисні покриття / М.М. Гивлюд, І.В. Ємченко, О.М. Вахула // Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка. - Київ, 2006. - Випуск 22. - С. 17-20 - особистий внесок полягає у вивченні закономірностей утворення кордієритової та мулітової термо- та жаростійких фаз з допомогою фізико-хімічних методів досліджень.

5. Вахула О.М. Дилатометричне розширення та термічна стійкість кордієритвмісних силіційорганічних покриттів / О.М. Вахула // Східно-Європейський журнал передових технологій. - Харків, 2009. - Випуск 5/5(41). - С. 22 - 24. - особистий внесок дисертанта полягає в підготовленні дослідних зразків, побудові дилатометричних кривих та визначенні ТКЛР та термостійкості кордієритвмісних покриттів.

6. Патент України №40251, МПК (2009) С09D 5/08, C09D 5/18. Композиція для термостійкого покриття / Вахула О.М. - № 2008 13619; Заявлено 25.11.2008; Опубл. 25.03.2009, Бюл. №6. Автором розроблений склад захисного покриття з мінералізуючим додатком бору оксидом і визначено його термостійкість.

7. Гивлюд Н.Н. Технологические аспекты получения защитных силикатных покрытий / Н.Н. Гивлюд., О.М. Вахула : материалы Международной научно-технической конференции (Минск, 20-22ноября 2002года) “Новые технологии в химической промышленности”. - Минск: БГТУ, 2002. - С. 97-99 - дисертантом вивчено технологічні аспекти одержання захисних силікатних покриттів.

8. Гивлюд М.М. Залежність термічного коефіцієнта лінійного розширення захисних покрить від їх складу і температури / М.М. Гивлюд, О.М. Вахула : тезисы докл. Международной научно-технической конференции (Харьков, 24-25 апреля 2002года) “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. - Харьков: Каравелла, 2002. - С. 63 - особистий внесок полягає у дослідженні процесу регулювання значення температурного коефіцієнта лінійного розширення.

9. Гивлюд М.М. Оцінка хімічної стійкості захисних покрить / М.М. Гивлюд, О.М. Вахула, М.Г. Пона, І.П. Рокита : тезисы докл. Международной научно-технической конференции (Харьков, 23-24 апреля 2003года) “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. - Харьков: Каравелла, 2003. - С. 51-52 - дисертантом проведено оцінку хімічної стійкості захисних покриттів.

10. Гивлюд М.М. Жаростійкі покриття для конструкційних матеріалів / М.М. Гивлюд, О.М. Вахула, М.Г. Пона : тезисы докл. Международной научно-технической конференции (Харьков, 7-8 апреля 2004года) “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. - Харьков: Каравелла, 2004. - С. 69-70 - особистий внесок полягає у вивченні процесів взаємодії між компонентами жаростійких покриттів.

11. Гивлюд М.М. Кордієритвмісні композиційні захисні покриття / М.М. Гивлюд, О.М. Вахула, І.Л. Дублянська : тезисы докл. Международной научно-технической конференции (Харьков, 26-27 апреля 2005года) “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. - Харьков: Каравелла, 2005. - С. 49-50 - дисертантом зроблено підготовку зразків і проведено визначення температурного коефіцієнта лінійного розширення кордієритвмісних захисних покриттів.

12. Гивлюд Н.Н. Термо- и жаростойкие кордиеритсодержащие керамические защитные покрытия / Н.Н. Гивлюд, О.М. Вахула, Н.И. Топилко : материалы Международной научно-технической конференции (Минск, 25-26 мая 2005года) “Наука и технология строительных материалов: состояние и перспективы развития”. - Минск: БГТУ, 2005. - С. 24-26 - особистий внесок полягає у розрахунку складів вихідних композицій покриття та дослідженні фазового складу модельних систем після випалювання при температурі 1673 К.

13. Гивлюд М.М Композиції для малозсідаючих високотемпературних захисних покрить / М.М. Гивлюд, І.В. Ємченко, О.М. Вахула: тези доповідей Української науково-технічної конференції (Дніпропетровськ, 27-29 вересня 2006р.) “Фізико-хімічні проблеми в технології тугоплавких неметалевих та силікатних матеріалів”. - Дніпропетровськ: УДХТУ, 2006. - С. 58-59 - особистий внесок полягає у вивченні процесу лінійного зсідання досліджуваних композицій.

14. Вахула О.М. До питання корозійного руйнування кордієритомулітових вогнетривких матеріалів / О.М. Вахула, М.Г. Пона, І.В.Солоха : тезисы докл. Международной научно-технической конференции (Харьков, 28-29 апреля 2009года) “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности”. - Харьков: Каравелла, 2009. - С. 9-10 .

Анотації

Вахула О.М. Керамічні кордієритвмісні покриття для захисту вогнетривких матеріалів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних за спеціальністю 05.17.11 - технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. - Національний університет “Львівська політехніка”, Львів, 2010.

Дисертаційна робота присвячена - вивченню механізму корозійного руйнування кордієритомулітових вогнетривів та розробленню теоретичних і технологічних основ їх захисту.

Механізм корозійного руйнування вогнетривкого припасу кордієритомулітового складу вивчали з допомогою комплексу фізико-хімічних методів аналізу: електронної мікроскопії, інфрачервоної спектроскопії, енергодисперсійного рентгенівського спектрального мікроаналізу та рентгенофазового аналізу. На основі проведених досліджень було запропоновано спосіб захисту кордієритомулітових вогнетривів шляхом нанесення на їх поверхню керамічного покриття.

Обґрунтовано вибір компонентів захисних покриттів та їх шихтові склади. кордієритомулітовий вогнетрив керамічний покриття

При тому виходили з умови отримання в процесі взаємодій між компонентами покриттів терможаростійкої кордієритової кристалічної фази, яка характеризуються низькими значеннями температурного коефіцієнта лінійного розширення та лінійного зсідання.

Обґрунтовано вибір оксидних додатків та розраховано їх оптимальний вміст у захисних покриттях.

Визначено вплив оксидних додатків на регулювання фазового складу, мікроструктури та на комплекс експлуатаційних властивостей захисних покриттів.

Проведено оцінку захисного ефекту керамічних покриттів, визначено адгезійну міцність зчеплення з матеріалом підкладу та їх термічну стійкість.

Ключові слова: кордієритомулітові вогнетриви, високотемпературна корозія, керамічні покриття, мінералізуючі оксиди.

Вахула О.М. Керамические кордиеритсодержащие покрытия для защиты огнеупорных материалов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.11 - технология тугоплавких неметаллических материалов. Национальный университет “Львивська политэхника”, Львов, 2010.

Диссертация посвящена разработке составов керамических покрытий для защиты кордиеритомуллитового огнеприпасса от влияния агрессивной печной среды.

В условиях эксплуатации кордиеритомуллитового огнеприпасса происходит разрушение его поверхностных слоев. Разрушения огнеприпасса значительнее, когда обжиг глазурованых керамических изделий происходит в печах с недостаточным вентилированием рабочего пространства теплового агрегата.

Деструкция и отслоение кордиеритомуллитовых плит приводит к попаданию отслоенных частиц на глазурованную поверхность керамических изделий, обжигаемых в печи, что приводит к увеличению процента брака.

Одним из перспективных путей увеличения долговечности огнеупорных материалов в условиях высокотемпературной коррозии является нанесение на их поверхности защитных покрытий: стеклокристаллических, газотермических, плазменных и др., однако, технологии их приготовления являются энэргоемкими и сложными.

Существенное преимущество имеют покрытия органосиликатного типа из-за простоты нанесения на подложки и низкой себестоимости приготовления.

Однако известные покрытия характеризуются высокими значениями термического коэффициента линейного расширения (ТКЛР), как то: 8,0•10^-6…14,0•10^-6 К^-1, поэтому не могут быть использованы для защиты кордиеритомуллитовых огнеупоров, ТКЛР которых составляет 2,0•10^-6 К^-1…3,0•10^-6 К^-1. Вышеизложенное дает основания утверждать, что исследования направленные на установление механизма коррозионного разрушения кордиеритомуллитовых огнеупоров, а также поиск новых материалов для их защиты представляют научный и практический интерес.

В процессе научных исследований с помощью электронной микроскопии, энергодисперсионного рентгеновского спектрального микроанализа, инфракрасной спектроскопии и рентгенофазового анализа были изучены факторы, которые влияют на длительность эксплуатации кордиеритомуллитового огнеприпасса в промышленных условиях.

Предложены теоретические основы повышения срока эксплуатации огнеприпасса кордиеритомуллитового состава, которые базируются на защите его поверхности керамическими покрытиями.

Поскольку термический коэффициент линейного расширения кордиеритомуллитового огнеприпасса составляет 2•10^-6…3•10^-6 К^-1, то основной технологической фазой защитного покрытия должен быть кордиерит, ТКЛР которого составляет 1•10^-6…2•10^-6 К^-1.

Соответственно, синтез кордиеритовой фазы можно провести из материалов системы MgO-Al₂O₃-SiO₂, а для обеспечения укрывистости и связности компонентов покрытия было использовано силицийорганическое связующее -полиметилфенилсилоксан (КО-08).

Выбраны оптимальные массовые соотношения оксидов MgO, Al₂O₃, SiO₂ для синтеза максимального количества кордиеритовой фазы в составе покрытия.

Для повышения количества кордиеритовой фазы, а также расширения интервала ее кристаллизации предложено введение в состав покрытий минерализующих добавок.

Обоснован выбор минерализующих оксидов и рассчитано их оптимальное количество.

Изучено влияние минерализующих оксидов на процессы структуро- и фазообразования при формировании покрытий. Установлено, что катализаторами процесса кордиеритообразования выступают оксиды MnO₂, B₂O₃, TiO₂.

Проведено исследование технологических свойств керамических покрытий. Установлено, что значения линейной усадки не превышают 3,5 %, соответственно эти покрытия можно назвать малоусадочными. Повышение щелочеустойчивости при повышении температуры обусловлено изменениями фазового состава.

Кристаллизация кордиеритовой и муллитовой фаз повышает показатели щелочеустойчивости покрытий на основе материалов системы MgO-Al₂O₃-SiO₂. Следует отметить, что значения ТКЛР покрытий находятся в интервале 2,0•10^-6…3,0•10^-6 К^-1, а также повышение термостойкости покрытий в 5,5 раза, что связано с усилением кристаллизации кордиеритовой фазы под влиянием минерализаторов.

Изучено влияние температуры, минерализующих оксидов и пористости подложки на значения адгезионной прочности покрытий.

Установлено, что оптимальная температура закрепления покрытий находиться в интервале 1573…1673 К, а максимальные значения адгезионной прочности составляют 9,2…10,0 МПа.

Изучены процессы, происходящие на границе контакта “подложка-покрытие”. По данным энергодисперсионного рентгеновского спектрального микроанализа не обнаружена диффузия элементов (Si, Al, Mg) покрытия в подложку и наоборот, что может быть связано с одинаковым составом материала.

Однако установлено, что на границе контакта “подложка-покрытие” происходит миграция элементов покрытия ₂₂Ti, ₂₄Cr, ₄₀Zr, ₂₅Mn в слой материала подложки на глубину 25…50 мкм.

Диффузионные процессы способствуют образованию переходного слоя на границе контакта “подложка-покрытие”, который обеспечивает формирование прочного адгезионного контакта. Компоненты покрытия взаимодействуют с компонентами огнеупора и образовывают переходной слой.

Разработанные керамические покрытия прошли промышленную апробацию на предприятиях ООО “ОКС” и ЗАО “Львовский керамический завод”, где использовались в качестве защиты поверхностных слоев кордиеритомуллитового огнеприпасса.

Ключевые слова: кордиеритомуллитовые огнеупоры, высокотемпературная коррозия, керамические покрытия, минерализующие оксиды.

Vakhula O. Ceramic cordierite-containing coatings for protection of the fireproof materials. - Manuscript.

Thesis for granting the Degree of the Candidate of Technical Sciences according to the specialty 05.17.11 - Technology of Hard-Melting Nonmetallic Materials, Lviv National Polytechnic University, Lviv, 2010.

...