لیتیوم سیلیکات (HLLL-1)
Cat:سیلیکات لیتیوم
سیلیکات لیتیوم مایع، مدل HLLL-1، به عنوان یکی از اعضای مهم خانواده سیلیکات، سیلیکات لیتیوم دارای طیف گسترده ای ا...
See Details
در تعمیر و نگهداری صنعتی و حفاظت در برابر خوردگی، محیط های کمی اشتباهات فرمولاسیون را به اندازه سرویس در دمای بالا مجازات می کنند. دودکشهای فولادی، مجرای اگزوز، آستر زباله سوز، پوسته کوره، منیفولدهای موتور و لولهکشی فرآیند همگی میتوانند بسیار بالاتر از دمای تجزیه رزینهای آلی معمولی عمل کنند. هنگامی که پوشش روی چنین دارایی از بین می رود، پیامد آن یک لکه آرایشی نیست، بلکه اکسیداسیون، پوسته پوسته شدن و نازک شدن ساختاری تسریع شده است.
فرمول پوشش سیلیکات مقاوم در برابر درجه حرارت بالا پاسخی اساسا غیر آلی به این مشکل ارائه می دهد. فیلمهای سیلیکات پس از پخت کامل، سرامیکی هستند: آنها نمیسوزند، دود نمیکنند یا نرم میشوند و میتوان آنها را برای سرویس مداوم بین 400 تا 1000 درجه سانتیگراد بسته به بایندر، بسته رنگدانه و چرخه پخت، مهندسی کرد. این مقاله چارچوبی را برای طراحی چنین پوششی شامل انتخاب بایندر، مهندسی پرکننده، مراحل پردازش، روش پخت، تصحیح عیب و آزمایش اعتبار ارائه میکند.
سیلیکات قلیایی از ذوب سیلیس با یک اکسید قلیایی در دمای بالا و سپس حل کردن شیشه به دست آمده در آب برای تشکیل یک محلول چسبناک و قوی قلیایی تولید می شود. هنگامی که این محلول به عنوان یک فیلم مرطوب اعمال می شود، آب خارج می شود و سیلیکات محلول به یک شبکه سیلوکسان سه بعدی متراکم می شود. از آنجایی که این شبکه در حال حاضر در حالت معدنی بسیار اکسید شده قرار دارد، ارزش حرارتی برای حفظ احتراق ندارد و هیچ محصول تجزیه آلی تحت گرما آزاد نمی کند.
سقف حرارتی عملی یک بایندر سیلیکات نه با احتراق، بلکه با تراکم، تبلور و تغییر شکل نهایی ویسکوز تعیین می شود. مطالعات مقایسهای در پوششهای صنعتی نشان میدهد که فیلمهای سیلیکات با طراحی خوب، دمای سرویس تقریباً 30 تا 40 درصد بالاتر از فیلمهای پلیمری آلی قابل مقایسه در همان ضخامت لایه خشک را تحمل میکنند.
یک فیلم سیلیکات که به درستی مهندسی شده باشد با سوختن از بین نمی رود. تنها زمانی تخریب می شود که ساختار منافذ، فاز کریستالی یا شیمی پرکننده آن از پنجره حرارتی طراحی شده بیشتر شود.
سه گونه سیلیکات قلیایی بر کارهای تجاری با دمای بالا غالب هستند: سیلیکات سدیم، سیلیکات پتاسیم و سیلیکات لیتیوم. آنها شیمی تراکم یکسانی دارند اما در تحرک کاتیونی، رطوبت سنجی، سرعت پخت و رفتار چسبندگی متفاوت هستند، و این تفاوت ها انتخاب فرمولاسیون را در جهت مخالف هدایت می کند.
بررسی های فنی اخیر از سیلیکات های معدنی در کاربردهای با دمای بالا تأکید کنید که هویت کاتیونی، نه فقط محتوای سیلیس، تعیین کننده ترین متغیر در عملکرد خدمات است.
هر پوشش سیلیکات با دمای بالا را می توان با ساختار مشابهی توصیف کرد: یک یا چند چسب سیلیکات، منبع سیلیس فعال، پرکننده ها و رنگدانه های نسوز، یک عامل سخت کننده یا سخت کننده، مواد افزودنی و آب به عنوان حامل.
| جزء | نقش | انتخاب های معمولی | تاثیر مقاومت در برابر حرارت |
|---|---|---|---|
| چسب اولیه | تشکیل فیلم و چسبندگی | سیلیکات پتاسیم، سیلیکات سدیم، سیلیکات لیتیوم | حد بالای خدمات را تنظیم می کند |
| سل سیلیس راکتیو | تراکم شبکه | سل سیلیس قلیایی یا اسیدی | نقطه نرمی را بالا می برد، انقباض را کاهش می دهد |
| پرکننده های نسوز | مانع حرارتی و تقویت | آلومینا کلسینه شده، میکا، ولاستونیت، آرد سیلیس | انبساط حرارتی و مقاومت در برابر ترک را کنترل می کند |
| رنگدانه های کاربردی | رنگ، کنترل خوردگی، بازتاب حرارت | گرد و غبار روی، اکسید آهن، دی اکسید تیتانیوم، فلکس آلومینیوم | طول عمر و تحمل حرارتی را افزایش می دهد |
| عامل پخت | شتاب تراکم | هگزافلوروسیلیکات سدیم، اکسید روی | سختی اولیه و مقاومت در برابر آب را بهبود می بخشد |
| مواد افزودنی | خیس شدن، کف زدایی، تعلیق | سورفکتانت های غیر یونی، کف زداهای معدنی، اصلاح کننده های رئولوژی خاک رس | غیرمستقیم اما برای یکپارچگی فیلم حیاتی است |
بایندر فاز پیوسته را تشکیل می دهد، بنابراین کیفیت و حالت شیمیایی آن سزاوار بیشترین توجه است. یک بایندر غیرآلی مقاوم در برابر دمای بالا تثبیت شده و از قبل فرموله شده، زمان توسعه را کوتاه می کند و خطر تغییرات دسته ای را کاهش می دهد، زیرا سیلیکات قبلاً تا یک مدول کارآمد، سطح جامدات و pH پردازش شده است.
هنگام استفاده از سیلیکات خام به جای آن، فرمول ساز باید مدول را مستقیماً کنترل کند. مدول نسبت مولی سیلیس به اکسید قلیایی است. مدول بالاتر لایه ای مقاوم در برابر آب ایجاد می کند اما محلول را برای حل شدن سخت تر و به ژل شدن حساس تر می کند.
انتخاب کاتیون قلیایی اولین و مهم ترین تصمیم در فرمولاسیون با دمای بالا است. این سه گزینه طیف پیوسته ای از هزینه، واکنش پذیری و عملکرد حرارتی را تشکیل می دهند.
سیلیکات سدیم کمهزینهترین عضو خانواده است و لایههای سخت و با چسبندگی قوی تولید میکند که استحکام مکانیکی بسیار خوبی ایجاد میکند. با این حال، کاتیونهای سدیم به آسانی در شرایط مرطوب مهاجرت میکنند، که در صورت ناقص بودن واکنش تراکم، لایههای غنی از سدیم مستعد گلدهی و نرم شدن آب میشوند. در سرویسهای با دمای بالا، سیلیکات سدیم به بهترین وجه به سیستمهای پرایمر، فایر استاپ و اقتصادی محدود میشود که در دمای کمتر از 500 تا 600 درجه سانتیگراد کار میکنند یا به شدت با سل سیلیس و پرکنندههای نسوز اصلاح میشوند.
سیلیکات سدیم (HLNAL-1) نام تجاری: Hengli مدل: HLNAL-1 شکل ظاهری: مایع چسبناک شفاف یا نیمه شفاف مشخصات بسته بندی: 20L, 200L, 1000L. بسته بندی به صورت جداگانه قابل مذاکره است ... مشاهده محصول → سیلیکات پتاسیم موتور پوشش های مقاوم در برابر آتش و دمای بالا است. کاتیون پتاسیم بزرگتر لایه رطوبت کمتری نسبت به سدیم ایجاد می کند، در طول پخت راحت تر با دی اکسید کربن اتمسفر واکنش نشان می دهد و یک شبکه متراکم با نقطه نرم شدن بالاتر تولید می کند. سیستم های پتاسیم همچنین به شدت به فولاد تمیز شده با انفجار می چسبند و در دمای بالا گلدهی یا ترشح کمتری از خود نشان می دهند. این ویژگیها توضیح میدهند که چرا بیشتر رنگهای مقاوم در برابر حرارت، روکشهای متورم و پرایمرهای سیلیکات غنی از روی بر روی پایههای سیلیکات پتاسیم ساخته میشوند.
سیلیکات پتاسیم(HLKL-1) نام تجاری: Hengli مدل: HLKL-1 ظاهر محصول: مایع چسبناک شفاف یا نیمه شفاف مشخصات بسته بندی: 20L، 200L، 1000L قابل سفارشی سازی بسته بندی Manu... مشاهده محصول → سیلیکات لیتیوم کوچکترین کاتیون را حمل می کند و سریعترین واکنش را از بین این سه کاتیون نشان می دهد. در دمای محیط به لایه ای متراکم و بسیار مقاوم در برابر آب تبدیل می شود که آن را در متراکم کننده های بتن و پرایمرهای ضد خوردگی ارزشمند می کند. در پوشش های با دمای بالا، سیلیکات لیتیوم به ندرت به تنهایی استفاده می شود. افزودنی های کوچک سختی اولیه و مقاومت در برابر آب را بدون رقیق کردن پایداری حرارتی پایه پتاسیم تسریع می کنند. هزینه بالاتر و تحمل کمتر برای بارهای سنگین رنگدانه آن را محدود به نقش اصلاح کننده می کند.
| اموال | سیلیکات سدیم | سیلیکات پتاسیم | سیلیکات لیتیوم |
|---|---|---|---|
| هزینه نسبی | کم | متوسط | بالا |
| حساسیت به آب | بالاer | کم | خیلی کم |
| پایداری حرارتی | متوسط | بالا | بالا |
| چسبندگی به فولاد | خوب | عالی | عالی |
| نقش معمولی | پرایمر، فایر استاپ | روکش های مقاوم در برابر حرارت و مقاوم در برابر آتش | اصلاح کننده سریع درمان |
فرمولسازهای صنعتی اغلب پتاسیم و سیلیکات سدیم را برای بهینهسازی هزینه بدون تسلیم شدن حاشیه حرارتی ترکیب میکنند. برای مثال، ترکیبی حاوی تقریباً 70 درصد سیلیکات پتاسیم و 30 درصد سیلیکات سدیم، بیشتر مزایای پایداری حرارتی را حفظ می کند و در عین حال به طور معنی داری هزینه مواد را کاهش می دهد.
پرکننده ها و رنگدانه ها اکستندر غیرفعال نیستند. آنها ضریب انبساط حرارتی، ساختار منافذ، نفوذپذیری اکسیژن و استحکام مکانیکی فیلم پخت را کنترل می کنند. هدف این است که رفتار انبساط پوشش را با زیرلایه تطبیق دهیم تا چرخه های گرمایش و سرمایش مکرر باعث لایه برداری نشود.
آلومینا و آرد سیلیس کلسینه شده نقطه نرمی لایه خشک شده را افزایش داده و انقباض حجمی را در اولین گرم کردن کاهش می دهد. پرکننده های لایه ای مانند میکا و تالک مسیر انتشار اکسیژن و آب را طولانی تر می کنند، انتشار ترک را به تاخیر می اندازند و مقاومت فیلم را در برابر شوک حرارتی بهبود می بخشند. پرکنندههای سوزنی مانند ولاستونیت استحکام خمشی میافزایند و ترکهای ریز را قبل از تبدیل شدن به عیبهای قابل مشاهده متوقف میکنند.
توزیع اندازه ذرات به اندازه هویت شیمیایی مهم است. توزیع دووجهی از تقریباً 70 درصد ذرات درشت و 30 درصد ذرات ریز به طور مؤثرتری بسته بندی می شود و حفره ها و انقباض را کاهش می دهد. بسته بندی متراکم همچنین نفوذپذیری بخار آب فیلم را کاهش می دهد که از سطح مشترک بستر در برابر شکست ناشی از خوردگی محافظت می کند.
رنگدانه های کاربردی ماموریت پوشش را گسترش می دهند. گرد و غبار روی در بارگذاری بالا محافظت گالوانیکی ایجاد می کند و انتخاب استاندارد برای پرایمرهای ضد خوردگی با دمای بالا است. تکه های آلومینیومی گرمای تابشی را منعکس می کنند و از مواد کلاسیک در پوشش های سیستم اگزوز هستند. رنگدانه های اکسید آهن تا حدود 500 درجه سانتیگراد یک مانع رنگی و حرارتی مقرون به صرفه ارائه می دهند، در حالی که رنگدانه های سرامیکی اکسید فلزی مخلوط زمانی مشخص می شوند که دمای سطح به حد بالایی بایندر نزدیک شود.
باقی ماندن زیر غلظت حجمی رنگدانه حیاتی ضروری است. اگر بایندر نتواند سطح رنگدانه را به طور کامل خیس کند، فیلم پس از قرار گرفتن در معرض حرارت متخلخل، گچی و از نظر مکانیکی ضعیف می شود. چسبهای سیلیکات معمولاً غلظت رنگدانه کمتری نسبت به رزینهای آلی تحمل میکنند، زیرا لایهساز معدنی سفت است و نمیتواند برای بهبود عیوب میکرو جریان یابد.
اگرچه تجهیزات دقیق و سطوح برشی بر اساس کارخانه متفاوت است، توالی زیر یک فرآیند عمومی قوی برای ساخت یک پوشش سیلیکات با دمای بالا در آب در آزمایشگاه یا در حال تولید را نشان میدهد.
ترتیب اضافه کردن لوازم آرایشی نیست. معرفی یک عامل پخت خیلی زود باعث افزایش ویسکوزیته غیرقابل برگشت می شود و پرکننده ها قبل از حل شدن مواد افزودنی فعال سطحی، تجمعاتی را به هم می ریزد که در دمای بالا به عیوب متخلخل و خشن تبدیل می شوند. مایعات سیلیکات ویسکوزیته پایینی دارند، بنابراین پروانههای برش بالا که برای رزینهای آلی طراحی شدهاند، فقط هوا را به داخل محلول وارد میکنند تا رنگدانه را پخش کنند.
تشکیل فیلم سیلیکات از طریق یک توالی از رویدادهای فیزیکی و شیمیایی انجام می شود: تبخیر آب آزاد، غلظت گونه های سیلیکات محلول، تراکم گروه های سیلانول به یک شبکه سیلوکسان، و، در طول سرویس در دمای بالا، تف جوشی جزئی آن شبکه. هر مرحله دارای سینتیک و حالت شکست خاص خود در صورت عجله است.
در دمای اتاق، یک فیلم سیلیکات پتاسیم در عرض یک ساعت خشک میشود اما برای روزها به آب حساس میماند زیرا تراکم در دمای 20 تا 25 درجه سانتیگراد به کندی پیش میرود. فرمولسازها میتوانند این مرحله را با عوامل پخت مانند اکسید روی یا هگزافلوروسیلیکات سدیم یا با حرارت دادن متوسط پس از حرارت تسریع کنند.
دو مسیر پخت در صنعت رایج است. درمان محیطی متکی بر دی اکسید کربن اتمسفر و آبگیری آهسته است. نیاز به شرایط خشک و تهویه دارد و معمولاً پس از هفت روز به مقاومت عملی آب می رسد. درمان حرارتی تهاجمی تر است: یک سطح شیب دار در دمای 60 درجه سانتیگراد، سپس 120 درجه سانتیگراد، سپس 250 درجه سانتیگراد، و به دنبال آن قرار گرفتن در معرض دمای مورد نظر، آب جذب شده را قبل از زینترینگ خارج می کند و خطر ایجاد تاول را به طور چشمگیری کاهش می دهد.
ضخامت لایه خشک یک اهرم کنترلی حیاتی است. یک لایه ضخیمتر از 80 تا 100 میکرومتر، پوست متراکمی را تشکیل میدهد که آب را در زیر آن به دام میاندازد. در اولین گرمایش، بخار محبوس شده از طریق فیلم به صورت تاول فوران می کند. چند لایه نازک 30 تا 50 میکرومتری، با زمان فلاش کردن بین برنامه ها، یک لایه متراکم و بدون منافذ ایجاد می کند که در چرخه حرارتی به مراتب بهتر زنده می ماند.
هنگامی که یک پوشش سیلیکات با دمای بالا شکست می خورد، علت اصلی را معمولاً می توان در مجموعه کوچکی از تصمیمات فرمولاسیون و کاربرد جستجو کرد. جدول زیر شایع ترین عیوب مشاهده شده در تست توسعه و تولید را فهرست می کند.
| نقص | محتمل ترین علت | رفع فرمولاسیون |
|---|---|---|
| ترک خوردن پس از درمان | بارگذاری بیش از حد رنگدانه، پرکننده های درشت، ضخامت بیش از حد فیلم | کمer pigment volume concentration, add lamellar filler, spray thinner coats |
| ایجاد تاول در هنگام گرم کردن | آب به دام افتاده، رمپ گرمایش خیلی سریع | خشک کردن را طولانی تر کنید، برنامه پخت را مرحله بندی کنید، ضخامت فیلم را کاهش دهید |
| چسبندگی ضعیف به فولاد | بستر روغنی یا آلوده، کشش سطحی محلول بالا | فولاد با انفجار یا تمیز با حلال، افزودن عامل مرطوب کننده، کاهش مدول سیلیکات |
| گلدهی و شکوفایی | قلیایی محلول باقی مانده، ذخیره سازی مرطوب | به سیلیکات پتاسیم یا لیتیوم تغییر دهید، سل سیلیس راکتیو اضافه کنید، سطح عامل پخت را افزایش دهید. |
| سوراخ های سوراخ | هوای وارد شده، کف زدا ناکافی | کف زدا را در فاز آب مخلوط کنید، سرعت پراکندگی را کاهش دهید، اجازه دهید هوادهی قبل از پر کردن |
| گچ زدن در دما | فرسودگی بایندر، سطوح بالای پرکننده کربنات | محتوای بایندر را افزایش دهید، کربنات را با آلومینا پخته شده یا پرکننده سیلیس جایگزین کنید |
اعتبارسنجی باید محیط سرویس مورد نظر را بازتولید کند. یک پوشش برای پشته اگزوز باید روی همان بستر، آماده سازی سطح و ضخامت لایه خشک قطعه تولید آزمایش شود، زیرا چسبندگی و رفتار ترک به شدت به شرایط رابط بستگی دارد.
مفیدترین آزمایش آزمایش چرخه حرارتی با نرخ گرمایش و سرمایش کنترل شده است. این نه تنها دمای شکست بلکه حالت شکست را نیز نشان می دهد که مستقیماً به اقدام اصلاحی در فرمولاسیون اشاره می کند.
پوششهای سیلیکات آب در دسته کم انتشار پوششهای صنعتی قرار دارند زیرا حامل آب و فیلم پخته شده معدنی است. در طول استفاده و سرویس، واکنش تشکیل فیلم هیچ بخار آلی خطرناکی آزاد نمی کند، که یک مزیت تعیین کننده در فضاهای بسته، تونل ها و مجموعه های دارای درجه آتش سوزی است.
با این حال مایعات سیلیکات به شدت قلیایی هستند. محلول های غلیظ می توانند پوست و چشم ها را تحریک کنند و گرد و غبار ناشی از مواد خام خشک از نظر مکانیکی تحریک کننده است. کار فرمولاسیون به دستکش های مقاوم در برابر مواد شیمیایی، محافظ چشم، و تهویه کافی، با عوامل خنثی کننده مانند محلول های اسید رقیق موجود برای پاکسازی نشت نیاز دارد.
عملکرد پایداری مطلوب است. مواد معدنی سیلیکات فراوان هستند، فیلم پخته شده سموم آلی را شستشو نمی دهد، و چندین سیستم با دمای بالا در دمای محیط پخت می شوند و از نیاز انرژی کوره های پخت اجتناب می کنند. دستههای زباله را میتوان بهعنوان زبالههای غیرآلی قلیایی جمعآوری و دفع کرد، مسیری بسیار سادهتر و ارزانتر از دفع حلالهای آلی خطرناک.
با یک اتصال دهنده سیلیکات پتاسیم، اصلاح سل سیلیس و پرکننده های نسوز مانند آلومینای کلسینه شده و میکروسفرهای سرامیکی، سرویس مداوم بالای 900 درجه سانتیگراد قابل دستیابی است. فرمولاسیون فقط سیلیکات سدیم معمولاً نزدیک به 500 تا 600 درجه سانتیگراد به حداکثر می رسد. حد دقیق به نوع بایندر، ترکیب پرکننده، روش پخت و ضخامت فیلم بستگی دارد.
سیلیکات پتاسیم یک لایه رطوبت کمتر تشکیل می دهد، در طول پخت سریعتر با دی اکسید کربن واکنش می دهد و یک شبکه متراکم با نقطه نرم شدن بالاتر ایجاد می کند. همچنین چسبندگی بهتری به فولاد و تمایل کمتری به گلدهی یا شکوفایی نشان میدهد، همه اینها زمانی مهم است که یک پوشش هم در معرض شعله و هم در برابر شوک حرارتی پس از آتشسوزی زنده بماند.
توصیه نمی شود. در دماهای بالا، پرایمر آلی تجزیه شده و گازهای فراری آزاد می کند که پوشش سیلیکات را تاول می زند و چسبندگی را از بین می برد. از یک پرایمر سیلیکات غنی از روی معدنی استفاده کنید یا سیستم سیلیکات را مستقیماً روی یک بستر به درستی آماده شده اعمال کنید.
ضخامت لایه خشک را در هر لایه کاهش دهید، پرکننده های لایه ای یا سوزنی شکل را وارد کنید، غلظت حجم رنگدانه را کاهش دهید، و از یک رمپ حرارتی مرحله ای استفاده کنید که اجازه می دهد آب جذب شده قبل از شروع پخت خارج شود.
نه همیشه. سیلیکات لیتیوم و سیلیکات سدیم با مدول پایین می توانند بدون یک عامل پخت جداگانه عمل کنند. با این حال، افزودن یک ماده واکنشدهنده مانند اکسید روی یا هگزافلوروسیلیکات سدیم بهطور قابلتوجهی مقاومت اولیه آب، سختی و قوام دستهای را بهبود میبخشد، به خصوص زمانی که پوشش در دمای محیط پخت شود.