Клеевая композиция

 

КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ, включаю 1дая ортофосфорную кислоту 100%-ной концентрации, оксиды алюминия и магния , соединение натрия и воду, о тличающаяся 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 . следующем соотношении компонентов, мае.%: Ортофосфорная кислота 100%-ной концентрации42,5-59,5 Оксид алюминия 0,15-0,25 Оксид бария0,5-2,0 Оксид магния5,0-7,0 Оксид бора 1,0-2,0 § Карбонат натрия 0,8-1,0 Оксид кобальта 0,05-0,10 (Л ВодаОстальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) С 09 J 1/00

«4 ««. -, 42,5-59,5

0,15-0,25

0 5-2,0

5,0-7,0

1,0-2,0

0,8-1,0

0,05-0,10

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3628471/23-05 (22) 24.05.83 (46) 23.11.84. Вюл. 9 43 (72) A.П.Штин и T.A.Xàíæèíà (71) Институт химии Уральского научного центра AH СССР (53) 546.815 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

В 834069, кл. С 09 J 1/02, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Ю 829648, кл. С 09 J 1/00, 1980.

3. Патент Японии )) 56-25958, кл. С 09 J 1/60, 1981 (прототип). (54)(57) КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ, 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.%:

Ортофосфорная кислота 100%-ной концентрации

Оксид алюминия

Оксид бария

Оксид магния

Оксид бора

Карбонат натрия

Оксид кобальта

Вода

1125224

Цель изобретения — увеличение жизнеспособности и прочности склеивания при комнатной и повышенных температурах.

Поставленная цель достигается тем, 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), кото-. рый имеет циклическую конфигурацию.

Вводимый в предлагаемых количествен.

55 бО

Изобретение относится к получению высокотемпературных неорганических клеев и может быть использовано в условиях эксплуатации склеенных металлов при комнатной и повышенной температурах (до 1000 С), может при5 меняться в электронной промышленности, в химическом машиностроении, для производства биметаллических конструкций типа сталь — сталь, железо железо, железо - никель, железо — ко- 10 балы, электротехническая сталь.

Известны клеевые композиции на основе жидкого стекла или ортофосфорной кислоты f1) и (2) .

Однако такие композиции не обес- 15 печивают достаточную прочность сцепления (адгезию) склеиваемых материалов предел прочности при отрыве составляет 50-90 кгс/см2) при термостойкости 450-500 С. о

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является клеевая композиция, включающая ортофосфорную кислоту, оксиды алюминия и магния, гидроксид натрия, карбонат кальция, воду и другие компоненты f3) .

Однако известная композиция также не обеспечивает достаточной проч ности склеивания и термостойкости клеевого шва, имеет малую жизнеспособность, сложную технологию приготовления и длительность процесса склеивания (ступенчатый нагрев до б00 в течение 3 ч).

35 ных пределах оксид бария образует линейную структуру полифосфата и подавляет его кристаллиэационную способность, что способствует сцеплению (адгеэии) фосфата с металлом.

При введении карбоната натрия ионы натрия, встраиваясь в структуру стек ла, вытесняют ионы < а к поверхнос2 ти стекла. При последующем контакте с металлом ионы 8

2t поверхность. Пределы концентраций карботана 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, не способствует сцеплению клея с металлом. Оксид алюминия упрочняет полимерную структуру фосфата, концентрационные пределы его обусловлены раст воримостью оксида в фосфорной кислоте, Оксид бора способствует стеклообраэованию (образованию клеевой основы), концентрационные пределы также обусловлейы растворимостью его в фосфорной кислоте.

Оксид кобальта способствует окислительно-восстановительным процессам на металлической поверхности, активированной оксидом бария. Совокупность всех перечисленных свойств улучшает сцепление и способствует формированию высокотемпературного клеевого шва, Технология получения высокотемпературной клеевой композиции.

Ортофосфорную кислоту разбавляют водой (1/4 от объема кислоты), нагревают до 80 С и последовательно о растворяют оксиды алюминия, бария, магния, бора (или Н2ВО в пересчете на В20 ), карбонат натрия и оксид кобальта, затем добавляют остальную воду выдерживают раствор в те1 о чение часа при 80-90 С. Полученный раствор имеет плотность 1,4 г/см

Ъ и вязкость 0,57 П.

Далее на металлические поверхности,предварительно отшлифованные, обезжиренные ацетоном и окисленные при 400ОС,наносят полученный раствор в количестве 0,15-0,20 кг/r«, под2 сушивают, соединяют металлические поверхности и обжигают при 10001020 С в течение 2-10 мин в зависимости от величины склеиваемых деталей, Предлагаемая клеевая композиция может быть использована для склеивания различных металлов (сталь сталь, железо — железо, железо — никель, железо — кобальт, электротехническая сталь) .

1125224

Известная

Предлагаемая

30 Температура

600 С, проо должительность 3 ч (ступенчатый

35 нагрев}

О, 5-1,0

0,5

Температура

1000-1020о C продолжи4О тельность

10 мин

)500

Составитель 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-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пример 1. 50 г 85%-ной

Н>Р04 (содержание ортофосфорной кислоты 42,5 r) разбавляют водой в количестве 13 см, нагревают до 80 С и последовательно растворяют 0,15 г

А120, 0,5 г ВаО, 7 r M@0, 1 r В203, 0,8 r На2СО, 0,05 r CoO, добавляют

27,5 r воды, выдерживают раствор в течение 1 ч при 80 С.

Предел прочности клеевого соединения сталь — сталь на разрыв

560 кг/см, после обработки склеен2 ной детали на токарном станке

500 кг/см

Пример 2. 60 г 85%-ной

Н РО4 (содержание ортофосфорной кислоты 51 г) разбавляют водой в количестве 15 см, нагревают до 80 С и

3 последовательно растворяют 0,20 г

А1201, 1,0 г ВаО6,0 г,fgO, 1,5 r

В203 ° 0,9 г На2СЪ 0,07 r CoO, 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/см2.

Пример 3. 70 г 85-о-ной

Н РО (содержание ортофосфорной кислоты 59,5 г) разбавляют водой в количестве 18 см ., нагревают до 80 C

2 о и последовательно растворяют 0,25 г

А12 О, 2,0 г ВаО, 5,0 r MpO, 2,0 г

В20, 1,0 r Иа2СО3, 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/см

После механической обработки склеенной электротехнической стали склеенность сохраняется.

Таким образом, предлагаемая композиция позволяет получить прочные клеевые соединения, устойчивые до температуры обжига (1000 — 1020 C) причем склеенные детали можно подвергать механической обработке (резание на токарном станке, распиливание, илифование и т,д.) . В предусмотренном режиме (обжиг при 10001020 С) известная композиция не склеивает, она отслаивается с окисной пленкой металла, тогда как в предлагаемом стеклоклее эта пленка растворяется. Максимальная прочность склеивания металлов известной композицией достигается в условиях ступенчатого нагрева до 600 С в течео ние 3 ч (3) . При этом предел прочности соединения сталь — сталь на разрыв 0,5 кг/см . С помощью пред2 лагаемой композиции в этих условиях также можно получить клеевые соединения с прочностью на разрыв 0,51,0 кг/см (см. таблицу). Кроме того, известная композиция является клеем разового пользования, ее жизнеспособность составляет несколько часов, тогда как срок хранения предлагаемой композиции 9-12 мес.

Режим склеи- I Прочность склеивания, вания ) MHa, композиции

Базовый объект (1} позволяет по45 лучать клеевые соединения с пРочностью на разрыв 65-80 кг/см, yc2 тойчивые до 500 С. Но сравнению с о ним предлагаемая клеевая композиция также характеризуется повышенной прочностью склеивания, термостойкостью, жизнеспособностью.