Алюмосфатные клеи.

ДОСТОИНСТВА: Характерная особенность данных клеев – сохранение механической прочности даже после нагревания. Ещё одним положительным свойством алюмофосфатных клеев является то, что они не выделяют газообразных продуктов при термической обработке. Благодаря этому, эти клеи используют и для крепления внутренних деталей установок и вакуумных приборов.

Клеевые соединения на основе алюмофосфатного клея работоспособны до 2000°С, не выделяют летучих продуктов, водостойки после термообработки при температуре до 300°С.

В исходном состоянии алюмофосфатный клей - вязкая жидкость или паста, затвердевающая, при температурах комнатной или 100-600°С в течение нескольких суток или часов соответственно.

ПРИМЕНЕНИЕ: Алюмофосфатные клеи применяют для соединения керамики, графита, ситалла и других материалов, которые не взаимодействуют с фосфорной кислотой, в т.ч. с термостойкими полимерными композиционными материалами.

СОСТАВ: Алюмофосфатные клеи с высокой теплостойкостью и механической прочностью разрабатываются на основе алюмофосфатных связок.

Наилучшими свойствами клеев-цементов, основанных на фосфорной кислоте, обладают кислые фосфаты алюминия, «связками» называют их водные растворы. В процессе взаимодействия гидроокиси алюминия (может быть и трехзамещенный фосфат алюминия) с ортофосфорной кислотой образуются кислые фосфаты алюминия. Их вязкость, также как и вяжущие свойства находятся в прямой зависимости от соотношения воды, окиси фосфора и окиси алюминия.

Связки – это вязкие прозрачные продукты, плотность которых составляет 1,7-1,8 г/см3.

ПРИГОТОВЛЕНИЕ КЛЕЯ: Связку готовят не более, чем за 3 дня до использования, растворяя при нагреве гидроксид алюминия в фосфорной кислоте или кислый алюмофосфат в воде, и смешивают с наполнителем.

Для того чтобы приготовить алюмофосфатную связку, при нагревании растворяют в ортофосфорной кислоте (плотность = 1,70 г/см3) гидроокись алюминия в соотношении 5:1. Если брать во внимание исходное состояние, то соотношение гидроокиси алюминия, воды и фосфорной кислоты в связке равно 1:2:3. Когда связка готова к употреблению, ее состав немного изменяется (здесь все зависит от объема испарившейся воды).

Срок годности связки – 3 суток, после чего они начинают мутнеть и становятся слишком вязкими.

Процесс изготовления алюмофосфатных клеев заключается в смешивании алюмофосфатных связок с наполнителями. Лишь от назначения клея зависит то, какой из них выбрать.

В качестве наполнителей используются оксиды металлов - алюминия, титана, диоксидом кремния и т.д., добавляемые в \"связку\" непосредственно перед употреблением клея.

Таким образом, мелкодисперсную окись алюминия, или алунд, трехзамещенный фосфат алюминия, каолин (1:2:12) используют для получения клея, обладающего неплохими ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫМИ свойствами. Сначала порошки прокаливают в муфельной печи на протяжении 2 часов при температуре 950-1000 градусов Цельсия для того, чтобы удалить летучие примеси (и обезводить), после чего порошок измельчают на валковой мельнице.

Алюмофосфатный клей может состоять из 3 вес. ч. ортофосфорной кислоты, 4 вес. ч. связки и 10 вес. ч. смеси наполнителей. Многое зависит от назначения клея, в частности возможность изменения количества фосфорной кислоты и смеси наполнителей. Например, в роли наполнителей для производства ТОКОПРОВОДЯЩИХ клеев применяют металлические порошки. Чтобы склеить мелкие детали (это может быть проволока, диаметр которой равен 10-20 мкм) используют клей с большим содержанием связки (до 50%). В данном случае применяются порошки наполнителей с более тонким помолом. Если предназначение клея – работа в глубоком вакууме, то каолин полностью исключается из смеси наполнителей.

ОТВЕРЖДЕНИЕ КЛЕЯ: Уже при комнатной температуре алюмофосфатные клеи становятся твердыми, но, чтобы отверждение произошло полностью, клеевой шов нагревают при температуре 270-300 градусов на протяжении 2-6 часов (все зависит от толщины шва).

После того, как клей высушат при более низких температурах, он начинает поглощать влагу из воздуха, набухая при этом и становясь мягким, после чего теряется его механическая прочность.

Повышение температуры во время сушки клея должно осуществляться со скоростью не более 2 градусов в минуту в интервале температур от 20 до 10 и от 200 до 280 градусов Цельсия, а также не более 1,5 градуса в минуту в интервале температур 100-200 градусов. Если температуру в процессе сушки поднимать быстрее, то клеевой шов станет пористым из-за интенсивного испарения воды, прочность снижается.

Клей можно сушить как на воздухе, так и в вакууме, атмосфере азота, водорода. Все зависит от свойств склеиваемых материалов. Таким образом, если металлы легко окисляются и их нужно склеить, сушка клея производится в вакууме или в атмосфере водорода. Если же взять во внимание материалы, которые не окисляются на воздухе (керамика), то склеивание их будет одинаково прочным в любой среде.