سيليكات الصوديوم (HLNAL-4)
قطة:سائل سيليكات الصوديوم
نموذج HLNAL-4 من سيليكات الصوديوم (زجاج الماء الصوديوم)، وفقًا للمعيار الوطني GB/T4209-2008 نموذج السائل-4 لإنتاج منتجات ذات معامل مرونة منخفض (2.2-2....
انظر التفاصيل
في مجال الصيانة الصناعية والحماية من التآكل، هناك عدد قليل من البيئات التي تعاقب أخطاء الصياغة بنفس سرعة الخدمة في درجات الحرارة العالية. يمكن للمداخن الفولاذية، وقنوات العادم، وبطانات المحارق، وقذائف الفرن، ومشعبات المحرك، وأنابيب المعالجة أن تعمل جميعها بدرجة أعلى بكثير من درجة حرارة تحلل الراتنجات العضوية التقليدية. وعندما يفشل الطلاء الموجود على مثل هذا الأصل، فإن النتيجة لا تكون عيبًا تجميليًا، بل تسارع الأكسدة، والتشظي، والترقق الهيكلي.
توفر تركيبة طلاء السيليكات المقاومة للحرارة العالية إجابة غير عضوية بشكل أساسي لهذه المشكلة. تكون أغشية السيليكات سيراميكية بطبيعتها بعد المعالجة الكاملة: فهي لا تحترق أو تدخن أو تليين، ويمكن تصميمها للخدمة المستمرة بين 400 و1000 درجة مئوية تقريبًا اعتمادًا على الرابط المحدد وحزمة الصبغ ودورة المعالجة. تقدم هذه المقالة إطارًا لتصميم مثل هذا الطلاء، بما في ذلك اختيار الرابط، وهندسة الحشو، وخطوات المعالجة، وإجراءات المعالجة، وتصحيح العيوب، واختبار التحقق من الصحة.
يتم إنتاج السيليكات القلوية عن طريق دمج السيليكا مع أكسيد قلوي عند درجة حرارة عالية ثم إذابة الزجاج الناتج في الماء لتكوين محلول لزج قلوي قوي. عندما يتم تطبيق هذا المحلول كطبقة مبللة، يتسرب الماء وتتكثف السيليكات المذابة في شبكة سيلوكسان ثلاثية الأبعاد. ونظرًا لأن هذه الشبكة موجودة بالفعل في حالة معدنية عالية الأكسدة، فليس لها قيمة حرارية للحفاظ على الاحتراق ولا تطلق أي منتجات تحلل عضوية تحت الحرارة.
وبالتالي فإن السقف الحراري العملي لمادة رابطة السيليكات لا يتم تحديده عن طريق الاشتعال ولكن عن طريق التكثيف والتبلور والتشوه اللزج في نهاية المطاف. تظهر الدراسات المقارنة في الطلاءات الصناعية أن أفلام السيليكات المصممة جيدًا تتحمل درجات حرارة الخدمة أعلى بحوالي 30-40 بالمائة من أفلام البوليمر العضوية المماثلة بنفس سماكة الفيلم الجاف.
إن فيلم السيليكات المصمم بشكل صحيح لا يفشل بالاحتراق. إنه يتحلل فقط عندما يتجاوز هيكل المسام أو الطور البلوري أو كيمياء الحشو النافذة الحرارية المصممة.
تهيمن ثلاثة أنواع من السيليكات القلوية على الأعمال التجارية ذات درجات الحرارة العالية: سيليكات الصوديوم، وسيليكات البوتاسيوم، وسيليكات الليثيوم. إنها تشترك في نفس كيمياء التكثيف ولكنها تختلف في حركة الكاتيون، والرطوبة، ومعدل المعالجة، وسلوك الالتصاق، وهذه الاختلافات توجه خيارات الصياغة في اتجاهين متعاكسين.
المراجعات الفنية الأخيرة لـ السيليكات غير العضوية في تطبيقات درجات الحرارة العالية التأكيد على أن هوية الكاتيون، وليس فقط محتوى السيليكا، هي المتغير الأكثر حسمًا في أداء الخدمة.
يمكن وصف كل طلاء سيليكات عالي الحرارة بنفس البنية: واحد أو أكثر من مواد رابطة السيليكات، ومصدر سيليكا تفاعلي، ومواد مالئة وأصباغ حرارية، وعامل معالجة أو تصلب، ومواد مضافة، وماء كحامل.
| مكون | الدور | الاختيارات النموذجية | تأثير مقاومة الحرارة |
|---|---|---|---|
| الموثق الأساسي | تشكيل الفيلم والالتصاق | سيليكات البوتاسيوم، سيليكات الصوديوم، سيليكات الليثيوم | يضبط الحد الأعلى للخدمة |
| سول السيليكا التفاعلية | تكثيف الشبكة | سول السيليكا القلوية أو الحمضية | يرفع نقطة التليين، ويقلل الانكماش |
| الحشو الحراريات | الحاجز الحراري والتعزيز | الألومينا المكلسة، الميكا، الولاستونيت، دقيق السيليكا | يتحكم في التمدد الحراري ومقاومة التشقق |
| أصباغ وظيفية | اللون، التحكم في التآكل، انعكاس الحرارة | غبار الزنك، أكسيد الحديد، ثاني أكسيد التيتانيوم، رقائق الألومنيوم | يطيل العمر والتحمل الحراري |
| عامل المعالجة | تسارع التكثيف | سداسي فلورو سيليكات الصوديوم وأكسيد الزنك | يحسن الصلابة المبكرة ومقاومة الماء |
| إضافات | ترطيب، إزالة الرغوة، تعليق | المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية، ومزيلات الرغوة المعدنية، ومعدلات ريولوجيا الطين | غير مباشر ولكنه حاسم لسلامة الفيلم |
يشكل الرابط المرحلة المستمرة، لذا فإن جودته وحالته الكيميائية تستحق أكبر قدر من الاهتمام. تعمل المادة الرابطة غير العضوية المستقرة والمقاومة لدرجة الحرارة العالية والمصممة مسبقًا على تقصير وقت التطوير وتقليل خطر اختلاف الدفعة، لأن السيليكات قد تمت معالجتها بالفعل إلى معامل عملي ومستوى المواد الصلبة ودرجة الحموضة.
عند استخدام سيليكات خام بدلاً من ذلك، يجب أن يتحكم المُركب في المعامل مباشرةً. المعامل هو النسبة المولية للسيليكا إلى أكسيد القلويات؛ يعطي المعامل الأعلى طبقة أكثر مقاومة للماء ولكنه يجعل المحلول أكثر صعوبة في الذوبان وأكثر حساسية للتبلور.
يعد اختيار الكاتيون القلوي هو القرار الأول والأكثر أهمية في تركيبة ذات درجة حرارة عالية. تشكل الخيارات الثلاثة نطاقًا مستمرًا من التكلفة والتفاعلية والأداء الحراري.
سيليكات الصوديوم هي العضو الأقل تكلفة في العائلة وتنتج أغشية صلبة شديدة الالتصاق تطور قوة ميكانيكية مبكرة ممتازة. ومع ذلك، تهاجر كاتيونات الصوديوم بسهولة في الظروف الرطبة، مما يجعل الأغشية الغنية بالصوديوم عرضة للإزهار وتليين الماء إذا كان تفاعل التكثيف غير مكتمل. في الخدمة ذات درجة الحرارة المرتفعة، من الأفضل أن يقتصر سيليكات الصوديوم على الأنظمة التمهيدية وإيقاف الحريق والأنظمة الاقتصادية التي تعمل تحت درجة حرارة أقل من 500 إلى 600 درجة مئوية تقريبًا، أو يتم تعديلها بشكل كبير باستخدام سول السيليكا والحشوات المقاومة للحرارة.
سيليكات الصوديوم (HLNAL-1) العلامة التجارية: Hengli الموديل: HLNAL-1 المظهر: سائل لزج شفاف أو نصف شفاف مواصفات التعبئة والتغليف: 20 لتر، 200 لتر، 1000 لتر. يمكن التفاوض على التغليف بشكل منفصل... عرض المنتج → سيليكات البوتاسيوم هي العمود الفقري للطلاءات ذات درجات الحرارة العالية والمقاومة للحريق. يخلق كاتيون البوتاسيوم الأكبر حجمًا طبقة أقل استرطابًا من الصوديوم، ويتفاعل بسهولة أكبر مع ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي أثناء المعالجة، وينتج شبكة مكثفة ذات نقطة تليين أعلى. كما تلتصق أنظمة البوتاسيوم بقوة بالفولاذ المنظف بالسفع وتظهر قدرًا أقل من الازدهار أو الإفراز عند درجة حرارة مرتفعة. تشرح هذه الخصائص سبب بناء معظم الدهانات المقاومة للحرارة، والطبقات النهائية المنتفخة، وأساسات السيليكات الغنية بالزنك على قواعد سيليكات البوتاسيوم.
سيليكات البوتاسيوم(HLKL-1) العلامة التجارية: Hengli الموديل: HLKL-1 مظهر المنتج: سائل لزج شفاف أو شبه شفاف مواصفات التعبئة: يمكن تخصيص التعبئة والتغليف 20 لتر، 200 لتر، 1000 لتر. ... عرض المنتج → يحمل سيليكات الليثيوم أصغر الكاتيون ويتفاعل بشكل أسرع من الثلاثة. إنه يعالج في درجة الحرارة المحيطة إلى طبقة كثيفة شديدة المقاومة للماء، مما يجعله ذا قيمة في مكثفات الخرسانة والبادئات المضادة للتآكل. في الطلاءات ذات درجة الحرارة العالية، نادرا ما يستخدم سيليكات الليثيوم وحدها؛ تعمل الإضافات الصغيرة على تسريع الصلابة المبكرة ومقاومة الماء دون إضعاف الاستقرار الحراري لقاعدة البوتاسيوم. إن تكلفتها المرتفعة وتحملها المنخفض لأحمال الصبغة الثقيلة تحصرها في دور تعديلي.
| الملكية | سيليكات الصوديوم | سيليكات البوتاسيوم | سيليكات الليثيوم |
|---|---|---|---|
| التكلفة النسبية | منخفض | متوسط | عالية |
| حساسية الماء | عاليةer | منخفض | منخفض جدًا |
| الاستقرار الحراري | معتدل | عالية | عالية |
| التصاق بالصلب | جيد | ممتاز | ممتاز |
| دور نموذجي | التمهيدي، وقف النار | المعاطف النهائية المقاومة للحرارة والمقاومة للحريق | معدل علاج سريع |
غالبًا ما يمزج القائمون على التركيبات الصناعية سيليكات البوتاسيوم والصوديوم لتحسين التكلفة دون التنازل عن الهامش الحراري. على سبيل المثال، يحافظ المزيج الذي يحتوي على 70 بالمائة تقريبًا من سيليكات البوتاسيوم و30 بالمائة من سيليكات الصوديوم على معظم فوائد استقرار الحرارة مع تقليل استهلاك المواد بشكل ملموس.
الحشو والأصباغ ليست تمديدات سلبية؛ فهي تتحكم في معامل التمدد الحراري، وبنية المسام، ونفاذية الأكسجين، والقوة الميكانيكية للفيلم المعالج. الهدف هو مطابقة سلوك التمدد للطلاء مع الركيزة بحيث لا تؤدي دورات التسخين والتبريد المتكررة إلى التصفيح.
تعمل الألومينا المكلسة ودقيق السيليكا على رفع نقطة تليين الطبقة المجففة وتقليل الانكماش الحجمي أثناء عملية التسخين الأولى. تعمل الحشوات الصفائحية مثل الميكا والتلك على إطالة مسار انتشار الأكسجين والماء، وتأخير انتشار الشقوق، وتحسين مقاومة الفيلم للصدمات الحرارية. تضيف الحشوات الحادة مثل الولاستونيت قوة الانحناء وتوقف الشقوق الصغيرة قبل أن تتحول إلى عيوب مرئية.
توزيع حجم الجسيمات لا يقل أهمية عن الهوية الكيميائية. يتم تعبئة التوزيع ثنائي النسق لما يقرب من 70 بالمائة من الجزيئات الخشنة و30 بالمائة من الجزيئات الدقيقة بشكل أكثر كفاءة، مما يقلل من الفراغات والانكماش. تعمل التعبئة الكثيفة أيضًا على تقليل نفاذية بخار الماء للفيلم، مما يحمي واجهة الركيزة من الفشل الناجم عن التآكل.
تعمل الأصباغ الوظيفية على توسيع مهمة الطلاء. يخلق غبار الزنك عند التحميل العالي حماية كلفانية وهو الاختيار القياسي للبادئات المقاومة للتآكل ذات درجة الحرارة العالية. تعكس رقائق الألومنيوم الحرارة المشعة وهي مكونات كلاسيكية في طلاءات نظام العادم. توفر أصباغ أكسيد الحديد لونًا اقتصاديًا وحاجزًا للحرارة يصل إلى حوالي 500 درجة مئوية، بينما يتم تحديد أصباغ السيراميك المصنوعة من أكسيد المعدن المختلط عندما تقترب درجات حرارة السطح من الحد الأعلى للرابط.
البقاء تحت تركيز حجم الصباغ الحرج أمر ضروري. إذا لم يتمكن الرابط من تبليل سطح الصبغة بالكامل، يصبح الفيلم مساميًا وطباشيريًا وضعيفًا ميكانيكيًا بعد التعرض للحرارة. عادةً ما تتحمل مواد ربط السيليكات تركيزًا أقل لحجم الصباغ مقارنة بالراتنجات العضوية لأن الطبقة غير العضوية المكونة للفيلم صلبة ولا يمكنها التدفق لشفاء العيوب الدقيقة.
على الرغم من أن المعدات الدقيقة ومستويات القص تختلف حسب المصنع، فإن التسلسل أدناه يمثل عملية عامة قوية لصنع طلاء سيليكات عالي الحرارة محمول بالماء في المختبر أو في الإنتاج.
ترتيب الإضافة ليس تجميليًا. يؤدي إدخال عامل المعالجة في وقت مبكر جدًا إلى ارتفاع اللزوجة بشكل لا رجعة فيه، كما يؤدي تشتيت الحشوات قبل أن تذوب الإضافات النشطة سطحيًا إلى تكتلات مستقرة تلبد إلى عيوب خشنة مسامية عند درجة حرارة عالية. تتميز سوائل السيليكات بلزوجة منخفضة، لذا فإن الدفاعات عالية القص المصممة للراتنجات العضوية لن تؤدي إلا إلى دفع الهواء إلى المحلول بدلاً من تشتيت الصباغ.
يتم تكوين طبقة السيليكات من خلال سلسلة من الأحداث الفيزيائية والكيميائية: تبخر الماء الحر، وتركيز أنواع السيليكات الذائبة، وتكثيف مجموعات السيلانول في شبكة السيلوكسان، وأثناء الخدمة في درجات الحرارة العالية، تلبيد جزئي لتلك الشبكة. كل مرحلة لها حركيتها الخاصة وطريقة الفشل الخاصة بها إذا تم الاستعجال.
في درجة حرارة الغرفة، يجف فيلم سيليكات البوتاسيوم عند اللمس خلال ساعة واحدة ولكنه يظل حساسًا للماء لعدة أيام لأن التكثيف يستمر ببطء عند 20 إلى 25 درجة مئوية. يمكن للمركبات تسريع هذه المرحلة باستخدام عوامل المعالجة مثل أكسيد الزنك أو سداسي فلورو سيليكات الصوديوم، أو عن طريق التسخين المعتدل بعد التسخين.
هناك طريقتان للمعالجة شائعتان في الصناعة. ويعتمد العلاج في البيئة المحيطة على ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي ونزح المياه البطيء؛ فهو يتطلب ظروفًا جافة وجيدة التهوية ويصل عادةً إلى مقاومة عملية للماء بعد سبعة أيام. تعتبر المعالجة الحرارية أكثر عدوانية: حيث يعمل المنحدر المرحلي عند 60 درجة مئوية، ثم 120 درجة مئوية، ثم 250 درجة مئوية، متبوعًا بالتعرض لدرجة حرارة الخدمة المقصودة، على طرد الماء الممتص قبل التلبيد ويقلل بشكل كبير من خطر حدوث تقرحات.
سمك الفيلم الجاف هو ذراع تحكم حاسم. تشكل الطبقة الواحدة التي يزيد سمكها عن 80 إلى 100 ميكرومتر جلدًا كثيفًا يحبس الماء تحته؛ عند التسخين الأول، ينفجر البخار المحبوس عبر الفيلم على شكل بثور. طبقات رقيقة متعددة من 30 إلى 50 ميكرومتر، مع وقت وميض بين التطبيقات، تنتج طبقة كثيفة خالية من المسام والتي تنجو من التدوير الحراري بشكل أفضل بكثير.
عندما تفشل طبقة سيليكات ذات درجة حرارة عالية، يمكن عادةً إرجاع السبب الجذري إلى مجموعة صغيرة من قرارات الصياغة والتطبيق. يسرد الجدول أدناه العيوب الأكثر شيوعًا التي تمت ملاحظتها في اختبار التطوير والإنتاج.
| عيب | السبب الأكثر احتمالا | إصلاح الصيغة |
|---|---|---|
| تكسير بعد العلاج | تحميل الصباغ الزائد، الحشو الخشن، سمك الفيلم الزائد | منخفضer pigment volume concentration, add lamellar filler, spray thinner coats |
| ظهور تقرحات عند التسخين | المياه المحاصرة، منحدر التسخين سريع جدًا | قم بتمديد فترة التجفيف، وحدد جدول المعالجة، وقلل من سماكة الفيلم |
| التصاق ضعيف بالصلب | الركيزة الزيتية أو الملوثة، التوتر السطحي العالي للمحلول | تفجير أو تنظيف الفولاذ بالمذيبات، وإضافة عامل ترطيب، وتقليل معامل السيليكات |
| الإزهار والإزهار | القلويات القابلة للذوبان المتبقية، التخزين الرطب | التحول إلى سيليكات البوتاسيوم أو الليثيوم، إضافة سول السيليكا التفاعلية، ورفع مستوى عامل المعالجة |
| الثقوب | هواء محصور، مزيل رغوة غير كافي | مزيل الرغوة بريمكس في الطور المائي، يبطئ سرعة التشتت، يسمح بإزالة الهواء قبل التعبئة |
| الطباشير في درجة الحرارة | احتراق المادة الرابطة، ومستويات عالية من حشو الكربونات | زيادة محتوى المادة الرابطة، واستبدال الكربونات بحشوة الألومينا أو السيليكا الملبدة |
يجب أن يعيد التحقق من الصحة إنتاج بيئة الخدمة المقصودة. يجب اختبار طلاء مكدس العادم على نفس الركيزة، وإعداد السطح، وسمك الفيلم الجاف كجزء الإنتاج، لأن سلوك الالتصاق والتشقق يعتمد بشكل كبير على ظروف الواجهة.
التجربة الوحيدة الأكثر فائدة هي اختبار التدوير الحراري مع معدل تسخين وتبريد متحكم فيه. فهو لا يكشف فقط عن درجة حرارة الفشل ولكن أيضًا عن وضع الفشل، الذي يشير مباشرة إلى الإجراء التصحيحي في الصيغة.
تنتمي طلاءات السيليكات المنقولة بالماء إلى فئة الطلاءات الصناعية ذات الانبعاثات الأقل لأن الناقل عبارة عن ماء والطبقة المعالجة معدنية. أثناء التطبيق والخدمة، لا يطلق تفاعل تشكيل الفيلم أبخرة عضوية خطرة، وهي ميزة حاسمة في الأماكن المغلقة، والأنفاق، والتجمعات المقاومة للحريق.
ومع ذلك فإن سوائل السيليكات تكون قلوية بقوة. يمكن أن تؤدي المحاليل المركزة إلى تهيج الجلد والعينين، كما أن الغبار الناتج عن المواد الخام الجافة يسبب تهيجًا ميكانيكيًا. تتطلب أعمال التركيب قفازات مقاومة للمواد الكيميائية، وحماية للعين، وتهوية كافية، مع توفر عوامل التعادل مثل محاليل الأحماض المخففة لتنظيف الانسكابات.
أداء الاستدامة مناسب. معادن السيليكات وفيرة، والطبقة المعالجة لا ترشح السموم العضوية، والعديد من الأنظمة عالية الحرارة تعالج في درجة الحرارة المحيطة، مما يتجنب الطلب على الطاقة في أفران الخبز. يمكن تجميع دفعات النفايات والتخلص منها كنفايات قلوية غير عضوية، وهو مسار أبسط وأرخص بكثير من التخلص من المذيبات العضوية الخطرة.
باستخدام رابط سيليكات البوتاسيوم، وتعديل محلول السيليكا، والحشوات المقاومة للحرارة مثل الألومينا المكلسة والكرات المجهرية الخزفية، يمكن تحقيق الخدمة المستمرة فوق 900 درجة مئوية. تركيبات سيليكات الصوديوم فقط تبلغ ذروتها عادة بالقرب من 500 إلى 600 درجة مئوية. ويعتمد الحد الدقيق على نوع الرابط، ومجموعة الحشو، وإجراءات المعالجة، وسمك الفيلم.
تشكل سيليكات البوتاسيوم طبقة أقل استرطابية، وتتفاعل بشكل أسرع مع ثاني أكسيد الكربون أثناء المعالجة، وتنتج شبكة مكثفة ذات نقطة تليين أعلى. كما أنه يُظهر أيضًا التصاقًا أفضل بالفولاذ وميلًا أقل إلى الازدهار أو التألق، وكل ذلك مهم عندما يجب أن يتحمل الطلاء التعرض للهب والصدمة الحرارية بعد الحريق.
لا ينصح به. عند درجات حرارة الخدمة العالية، يتحلل التمهيدي العضوي ويطلق غازات متطايرة تؤدي إلى تقرحات الطبقة العلوية من السيليكات، مما يؤدي إلى تدمير الالتصاق. استخدم أساس سيليكات غير عضوي غني بالزنك أو قم بتطبيق نظام السيليكات مباشرة على ركيزة معدة بشكل صحيح.
قم بتقليل سمك الطبقة الجافة لكل طبقة، ودمج الحشوات الصفائحية أو الحلقية، وخفض تركيز حجم الصباغ، واستخدم منحدر تسخين مرحلي يسمح للمياه الممتصة بالهروب قبل بدء التلبيد.
ليس دائما. يمكن معالجة سيليكات الليثيوم وسيليكات الصوديوم ذات المعامل المنخفض بدون عامل معالجة منفصل. ومع ذلك، فإن إضافة مادة تفاعلية مثل أكسيد الزنك أو سداسي فلورو سيليكات الصوديوم يحسن بشكل ملحوظ مقاومة الماء المبكرة والصلابة واتساق الدفعة، خاصة عندما يتم معالجة الطلاء في درجة الحرارة المحيطة.