главная > справочник > химическая энциклопедия:

КЛЕЙ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ

КЛЕЙ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ, клеи на основе клеящих веществ (связок) неорг. природы.

Минеральные клеи производят в виде порошков. растворов и дисперсий. Клеи-дисперсии разделяют на клеи-цементы, состоящие из минер, или металлич. порошка и жидкой фазы (вода, водные растворы солей. кислот или щелочей), и клеи-пасты (напр., суспензии глины. шликеры); склеивание первыми основано на хим. взаимод. дисперсионной среды и дисперсной фазы, вторыми - на высыхании дисперсионной среды. Клеи-растворы - насыщ. или перенасыщ. растворы; при склеивании в результате выделения твердой фазы превращ. в дисперсную систему. Отвердевание как клеев-цементов, так и клеев-растворов обусловлено конденсацией (агрегацией) дисперсных частиц. При введении порошка наполнителя клеи-растворы превращ. в клеи-цементы. По хим. природе клеящей системы наиб. важны керамич., фосфатные и силикатные клеи. Керамич. клеи - композиции на основе высокоплавких оксидов Mg, Al, Si, Zr (т. пл. 2825, 2053, 1728 и 2700 °С соотв.) и оксидов щелочных металлов (т. пл. 350-400 °С) с добавками селитры. НВО₃, а в некоторых случаях, для повышения термостойкости,-порошков металлов (Al, Cu, Ni, Si, Fe, Ti, Ba). В зависимости от количеств, соотношения высоко- и низкоплавких оксидов получают композиции с т. пл. 500-1100°С. Готовят сплавлением компонентов, быстрым охлаждением сплава (фритты) в воде, сушкой. измельчением. смешением с наполнителями и др. модификаторами при добавлении воды. Представляют собой суспензии тонкоизмельченных компонентов в воде или, например, в среде 1%-ного раствора нитроцеллюлозы в амилацетате. Примерная рецептура (в мае. ч.): фритта 60-70, коллоидный SiO₂ 1-2, порошок металла 5-20, вода 25-32; состав фритты (в мае. ч.): 23-28 SiO₂, 10-15 Аl₂О₃, 10-20 Na₂O, 3-6 К₂О, 3-6 Ва₂О₃, 8-12 ZnO, 4-6 СаО. Для повышения прочности клеевого соединения керамич. клеи армируют металлич. сетками. Клей наносят на соединяемые пов-сти, выдерживают на воздухе для удаления воды, после чего склеивают при небольшом давлении и температуре, превышающей на 20-50 °С температуру плавления композиции, в течение 15-20 мин с послед. плавным охлаждением. Клеевые соед. работоспособны до 3000 °С, но отличаются хрупкостью. Прочность соединений металлов при сдвиге 6-20 МПа. Применяют для склеивания керамики. металлов, кварца, графита и др. термостойких материалов в авиац., электронной промышленности, приборостроении. Фосфатные клеи. наиб. распространены алюмофосфатные и алюмохромфосфатные. Алюмофосфатные клеи-вязкие жидкости или пасты. Могут содержать наполнители (напр., металлы, графит, Аl₂О₃, SiO₂, TiO₂, MgO, ZrO₂). Связку готовят не более чем за 3 дня до использования, растворяя при нагревании Аl(ОН)₃ в Н₃РО₄ (соотношение 1:5) или кислый алюмофосфат в воде, и смешивают с наполнителем непосредственно перед употреблением клея. Состав наиб. распространенной связки (в мае. ч.): 7,5 Аl₂О₃, 33,0 Р₂О₅, 59,5 Н₂О. Примерная рецептура клея (в мае. ч.): связка 7, смесь наполнителей 10. При склеивании затвердевают при комнатной температуре или при 100-600 °С (скорость повышения температуры 1,5-2°С/мин) в течение соотв. неск. суток или часов. Легко окисляющиеся материалы склеивают в вакууме или среде инертного газа. Клеевые соединения работоспособны до 2000 °С, не выделяют летучих продуктов, после термообработки до 300 °С водостойки. Клеи с неметаллич. наполнителями обеспечивают высокие стабильные диэлектрич. свойства. Прочность соединений металлов при равномерном отрыве 1-10 МПа; она мало меняется с повышением температуры. Применяют для соединения металлов, которые не взаимод. с Н₃РО₄, керамики. стекол, графита, ситалла и др. в произ-ве электровакуумных и электронагреват. приборов в радиоэлектронной и электро-техн. промышленности, при нанесении теплозащитных и огнеупорных покрытий. Алюмохррмфосфатные клеи могут содержать наполнители (напр., ТiO₂, Аl₂О₃, ZrSi), орг. и кремнийорг. полимеры, снижающие хрупкость клеев. Алюмохромфосфатную связку готовят: взаимод. фосфата Аl с фосфатом Сr; нейтрализaцией фосфорной кислотой Аl₂О₃^.nН₂О и соед. Сr (III); растворением 65%-ной Н₂Сr₂О₇ в алюмофосфатной связке. Соотношение в связке Р₂О₅:М₂О₃=1,13-2,26 (М₂О₃ - смесь Аl₂О₃ с Сr₂О₃). При одинаковой плотности растворов сохранность алюмохромфосфатных связок больше, чем у алюмофосфатных. После отвердевания при 20 °С за 10-20 сут клеи характеризуются вязкоупругими свойствами и низкой водостойкостью. Термообработка при 200 °С повышает прочность и водостойкость. Применяются для соединения металлов и неметаллов. Силикатные клеи-водные растворы силикатов Na или К (жидких стекол) или дисперсии на их основе; содержат наполнители (глина, CuO, SiO₂, Fe₂O₃), модифицирующие добавки (Р₂О₅, V₂O₅, алюминат Na или др.). Отверждаются: 1) при комнатной температуре под действием твердых отвердителей (Ca₂SiO₄, целлюлозная бумага) или при изменении рН среды после введения наполнителей; 2) при температурах до 100°С в результате испарения воды, коагуляции и поликонденсации. Клеевые соед. работоспособны до 1100°С. Недостатки -гигроскопичность клеевой прослойки и снижение диэлектрич. свойств при повыш. температурах. Применяют для склеивания керамики. стекол, асбеста, металлов, картона, бумаги и др. материалов в радиоэлектронике, авиац. и металлургич. промышленности.

Металлические клеи разделяют на пасты, порошки и клеи-пленки. Клеи-пасты получают на основе жидкого металла, например Ga (т. пл. ок. 30 °С), или эвтектич. сплава жидкого металла с др. металлами, например In, Sn, плавящегося при более низкой температуре, чем Ga, и порошка более тугоплавкого металла, например Сu, Al, Fe, Ni, Mg. Компоненты клея смешивают непосредственно перед применением при температуре, лишь незначительно превышающей температуру плавления жидкого металла. Галлиевый клей-паста может содержать (в мае. ч.): 65 Ga, 35 порошок Сu. Пасту наносят фторопластовой лопаткой на пов-сти деталей, подогретых до 35b2 °С, которые притирают друг к другу. В результате диффузии жидкого металла в тугоплавкий в клеевом слое образуются интерметаллич. соединения и твердые растворы, имеющие высокие температуры плавления. Клей переходит в твердое состояние при комнатной температуре или при 120-140°С в течение соотв. 24 или 6-8 ч. Клеи-порошки готовят из легкоплавких сплавов, например на основе Bi, Pb, Sn, In, Cd (т. пл. 47 °C при содержании указанных элементов соотв. 44,7, 22,6, 8,3, 19,1 и 5,3%). Клеи-пленки - предварительно спеченные ленты из тугоплавких металлов, которые перед использованием пропитывают жидким металлом. К ним относят также раздельно наносимые (каждый на одну из соединяемых пов-стей) тонкие слои In и более тугоплавкого, чем In, металла (Сr, Аl, сплава Сr—Ni или др.) при соотношении толщин слоев 1:10. Слои металлов взаимод. при 20 °С при контакте склеиваемых деталей. Следует предотвращать окисление и загрязнение пов-сти In. Склеивание основано на растворении In в тугоплавком металле. Металлич. клеи придают шву тепло- и электропроводность, высокую жесткость. Прочность при равномерном отрыве при 20 °С соединений, выполненных с помощью галлиевых клеев, составляет 26-30 МПа. Клеевые соединения работоспособны выше 800 °С. Применяют для соединения металлов, кварца, стекол, металлов с керамикой, ферритами, кремнием и др., для крепления выводов диодов и транзисторов на контактах монтажных схем, а также датчиков высокочастотных мех. колебаний, для соединения пленок из термостойких полимеров в радиотехн., авиац. и др. отраслях промышленности. Лит.. Сычев М. М., Неорганические глеи, Л., 1974; Кардашов Д. А., Синтетические клеи, 3 изд., М., 1976, с. 202-16; Копейкин В. А., Петрова А. П., Рашкован И. Л., Материалы на основе металлофосфатов, М., 1976. Г. В. Комаров.