6.6. Ситали
В шестидесятих роках минулого століття за допомогою спеціальних методів було отримано новий матеріал — ситал.
До складу ситалів входять оксиди (LіO2, N2O3, SiO2, MgO, CaO), каталізатори (солі Аu, Аg та ін.), фтористі та фосфатні сполуки, рутіл, ТіО2 та ін.
Виробництво ситалу відбувається в три етапи: варка скла,
формування виробів, ситалізація.
За способом виробництва розрізняють термо-, фото-, і шлакоситали.
Термоситали отримують шляхом подвійного відпалу ви- робів. Під час першого відпалу сульфіди, фториди, окиди ти- тану, магнію, кальцію та ін. утворюють велику кількість центів кристалізації. Другий відпал проводять при більш високій температурі, його мета — кристалізація на готових центрах. У результаті такої обробки утворюється дрібнозерниста струк- тура.
Фотоситали отримують із світлочутливих стекол. При опромінюванні ультрафіолетовими або рентгенівськими про- менями в склі утворюються вільні електрони, які відновлю- ють частину іонів до металічного стану. Чим інтенсивніше опромінювання, тим більше відновлюється іонів золота, сріб- ла та міді. При наступному відпалі металічні іони групують- ся, утворюючи колоїдні частини металів — центри кристалі- зації.
Шлакоситали отримують на основі доменного шлаку, каталізаторами служать порошки заліза, сульфіди, з’єднання фтору.
Ситали мають добре поєднання фізичних і механічних властивостей. Вони мають високу міцність, твердість, дуже високу стійкість зносу тертям, гарні діелектрики, корозіостійкі в агресивних середовищах, мають малий коефіцієнт тепло- вого розширення. Міцність ситалів майже не змінюється при нагріванні до температури 500 — 600 °С.
Основний недолік ситалів — їх крихкість.
Такі властивості обумовлені будовою ситалів — це бага- тофазна полікристалічна структура з аморфними прошарка- ми, залишкового скла. Кількість кристалічної фази в межах
132
від 60 % до 95 %. Ситали з 40 % залишкового скла зберігають прозорість.
Високі фізико-механічні властивості дозволяють широ-
ко застосовувати ситали в техніці.
Оскільки сітали добре змочують сталь, то їх можна ви- користати для жаростійкого покриття стальних виробів, які працюють при високих температурах (300 — 900 °С). Із си- талів виготовляють труби для хімічної промисловості, деталі двигунів внутрішнього згоряння, сопла реактивних двигунів, лопаті та облицювання насосів для перекачування агресив- них рідин, фільєри для виробництва полімерних волокон, ізо- лятори тощо. Малий коефіцієнт тертя в парі з металами доз- воляє робити з ситалів вкладиші підшипників ковзання, які можуть працювати без мастила при температурі 550 — 800 °С. Прозорі ситали замінюють кварцеве скло тощо.
Ситали в майбутньому є багатообіцяючими матеріалами.
6.7. Лакофарбові матеріали
Рідкі або пастоподібні матеріали, які при нанесенні тон- ким шаром на тверде тіло висихають з утворенням плівки, яка утримується на поверхні силами адгезії, називаються фар- бами. Лаки та фарби призначені для захисту поверхонь кон- струкційних матеріалів від корозії, загнивання і зволоження або для оздоблення виробів.
Лакофарбові матеріали (ЛФМ) складаються з плівко- утворюючих речовин, смол, пігментів, наповнювачів, сика- тивів, пластифікаторів та ін.
Плівкоутворюючими речовинами служать різні природні речовини (бітуми, асфальти), синтетичні смоли, олії (коноп- ляна, льняна, бавовняна та ін.), мінеральні мастила тощо.
З олії варять оліфу. Для прискорення її висихання і пол- імеризації при варці добавляють до 3 % сикативів (оксидів кобальту, цинку, марганцю та ін.) та солі жирних кислот.
Для придання фарбі певного кольору використовують нерозчинні порошкові матеріали — пігменти. Білий колір надають оксид цинку, солі свинцю та ін.; жовтий — охра та ін.; червоний — оксиди заліза і свинцю; чорний — сажа; синій
— ультрамарин.
133
Наповнювачами є добавки до фарби, які підвищують стій- кість і міцність шару фарби (тальк, каолін та ін.). Добавки, які придають фарбі необхідну еластичність, знижують її за- горання і покращують морозостійкість, називають пласти- фікаторами. Поширеним пластифікатором є касторка.
За складом ЛФМ розподіляються на лаки, емалі, грунти і шпаклівки.
Лаки — це розчини плівкоутворюючих речовин в орган- ічних розчинниках. Розрізняють природні (олійні) і штучні (хлорвінілові) лаки. Їх використовують для декоративних та електроізоляційних покрить та виготовлення емалевих фарб.
Емалі — фарби, які отримані перетиранням пігментів в лаках. У залежності від типу плівкоутворюючих речовин роз- різняють емалеві, олійні, нітроемалеві, смоляні фарби.
Грунти — суміш лаків з пігментами. Вони призначені для збільшення адгезії фарби з поверхнею виробу. Розрізня- ють клейові, олійні та нітро-целюлозні грунти.
Шпаклівки — пастоподібний матеріал, який застосову- ється для вирівнювання вм’ятин, тріщин та інших пошкод- жень поверхонь. Їх виготовляють із мінерального порошку (крейда, гіпс, вапно та ін.) та зв’язуючих плівкоугворюючих речовин.
На практиці широко використовуються олійні фарби. Їх виготовляють на основі оліфи з добавкою пігментів. Олійні фарби потребують тривалого часу для сушки при 20 °С та мають низьку механічну стійкість.
Застосовують також бітумні, смоляні термопластичні та термореактивні ЛФМ.
Бітумні матеріали одержують з одних бітумів або в по-
єднані зі смолами та оліями.
Смоляні термопластичні матеріали, крім перхлорвініло- вих і акрилових лаків, включають пластифікатори, розчин- ники та пігменти. Вони не горять, водостійкі, але погано з’єд- нуються з металами.
Смоляні термореактивні покриття — фенолформаль- дегідні (бакелітовий лак), епоксидні, поліуретанові та інші широко застосовуються для захисту металів від корозії.
Розчинюють лаки та фарби спеціальними розчинниками.
Найбільш поширеними розчинниками є: скипидар, лаковий
134
бензин — для олій; ацетон, спирти — для смоли; ацетон, ет- ілоацетат — для ефірів целюлози. Розбавниками служать спирти, бензол, бензин тощо.
Нанесення ЛФМ на поверхню виробів можна здійснити різними методами пневматичним розпиленням, в електрос- татичному полі, окунанням, лаконаливом та вальцюванням.
Найбільш зручним і універсальним є метод пневматич- ного розпилення. Для цього використовують спеціальні пнев- матичні розпилювачі, дія яких базується на зниженні тиску в струмені повітря. Фарба чи лак заливається в спеціальну по- судину, яка закривається кришкою з трубками для подачі ЛФМ і перпендикулярною до неї трубкою для потоку повітря. Струмінь повітря захоплює ЛФМ з посудини і розпиляє їх на поверхню виробу. На поверхні виробу частинки ЛФМ об’єд- нуються в суцільну рівну плівку.
Література
1. Технологія металів та інших конструкційних матеріалів / Под ред. Г. О. Прейса. — К.: Вища школа. 1975. — 370 с.
2. Алаи С. И. Технология конструкционных материалов / Под ред. А. Н. Ростовцева. — М.: Просвещение, 1986. — 302 с.
3. Лахтин Ю.М., Леонтева В.П. Материаловедение. — М.:
Машиностроение, 1990. — 528 с.
Питання для самостійної роботи
1. Чим обумовлене використання неметалічних матері-
алів у техніці?
2. Які властивості неметалічних матеріалів не притаманні металам?
3. Що є сировиною для виготовлення пластмас?
4. Які є способи формоутворення виробів з пластичних мас?
5. Які особливості зберігання виробів з гуми?
6. Де використовуються ситали?
7. Чим відрізняються фарби від лаків?
135