РОЗДІЛ 2
МАТЕРІАЛИ, МЕТОДИ І МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Обгрунтування вибору основних матеріалів досліджень
Літературні дані, результати лабораторної і виробничої практики свідчать про вирішальний вплив на кінцеві властивості захисних покриттів структурних, фізико-хімічних і фізико-механічних характеристик вихідних матеріалів. Тому компоненти захисних покриттів і вихідних конструкційних матеріалів повинні насамперед мати цілу сукупність цінних фізико-хімічних властивостей.
Крім того, компоненти захисних покриттів повинні забезпечувати високу адгезію і ізолюючу здатність в широкому інтервалі температур, а також хорошу технологічність їх виготовлення і нанесення на матеріали.
Застосування нових видів сировинних матеріалів і композицій на їх основі змінює структуру та фазовий склад і, відповідно, фізико-механічні і термічні властивості керамічного матеріалу. Вивчення впливу додатків до оксидних матеріалів на фазовий склад і структуру покриття, а також дослідження їх взаємозв'язку з властивостями матеріалу дозволить спрямовано регулювати показники, що формують якість виробів, досягти одержання захисних покрить з наперед заданими властивостями.
Найбільш повним вимогам серед зв'язок відповідають силіційорганічні сполуки. Поряд з такими добре відомими їх властивостями, як термо-, вологостійкість, стабільність фізичних характеристик у широкому діапазоні температур, значний інтерес при створенні покриттів комплексного захисту представляє гідрофобність, висока реакційна здатність функціональних груп, які зв'язані з атомом силіцію, а також утворення в процесі термоокисної деструкції реакційноздатного високодисперсного кремнезему [179].
Висока реакційна здатність функціональних груп біля атома силіцію крім хімічної фіксації захисних покриттів на поверхні підкладки може забезпечити цілеспрямоване їх модифікування спеціальними додатками і наповнювачами з метою покращання фізико-хімічних та експлуатаційних властивостей.
Найбільш суттєвою перевагою силіційорганічних сполук перед органічними є можливість утворення в процесі термоокисної деструкції високодисперсного кремнезему, який за рахунок взаємодії з наповнювачами, може значно розширити температурний інтервал служби захисних покриттів.
Мінеральні наповнювачі повинні мати високу стійкість до дії хімічно агресивного середовища, зовнішнього середовища, експлуатаційних факторів. Як відомо, стійкість оксидних сполук визначається величиною вільної енергії їх утворення з елементів.
Тому розповсюдження на практиці набули оксиди Al2O3, MgO, ZrO2, ТіO2, які відрізняються стійкістю до високих температур і агресивних середовищ. При цьому потрібно врахувати, що не всі перелічені сполуки сумісні з силоксанами через їх високу корозійну активність (CaO, MgO та інші), але для захисту від дії високих температур вони можуть використовуватися завдяки їх взаємодії з продуктами деструкції силоксанів із утворенням нових фаз [72, 83].
Зазначені матеріали викликають значний інтерес і як модифікатори процесів взаємодії при нагріванні в системі полісилоксан-Al2O3; ZrO2, але відсутність однозначної залежності між вмістом зв'язки і наповнювачів не дозволяє достатньо надійно прогнозувати ефективний захист. Відомості, які торкаються полісилоксанових композицій, є дуже незначними і недостатньо переконливими. Тому вважається доцільним здійснення системного аналізу у визначенні та вивченні впливу властивостей наповнювачів для створення захисних покриттів. Більше того, стосовно до наповнювачів необхідно встановити кількісні і якісні границі вмісту різних інгредієнтів, необхідних для забезпечення достатнього захисного ефекту.
Оцінка ефективної стійкості покриття до хімічної, механічної і теплової дії може бути одержана при вивченні їх властивостей на підкладках різної хімічної природи. Наявність на поверхневому шарі сплаву MoSi2 газонепроникної, склоподібної плівки SiO2, яка обмежує температуру використання молібден силіцидних електричних нагрівних стержнів до температури 15000С і здатність силіцію карбіду до окиснення при температурах вище 8000С, зумовило їх вибір як підкладок для оцінки адгезійної взаємодії у контактній зоні, і як наслідок, визначення корозійної стійкості.
Вибір підкладок зумовлений збільшенням виробництва полімерних композиційних матеріалів і жорсткими умовами їх експлуатації, що викликало гостру необхідність у створенні для них захисних покриттів різного цільового призначення.
Вибір зазначених підкладок дозволить оцінити і ефективність теплового захисту наповнених силіційорганічних покриттів.
Спрямоване модифікування силіційорганічних сполук оксидами і силікатами для одержання потрібних властивостей можливе тільки з врахуванням всіх перелічених особливостей, що в свою чергу, свідчить про необхідність широкого вивчення процесів взаємодії між даними компонентами. При цьому значний теоретичний інтерес являє собою механізм модифікації, вплив неорганічних модифікаторів на процеси деструкції силіційорганічних сполук в умовах експлуатації.
Суттєва перевага силіційорганічних покриттів в даному випадку полягає у тому, що на поверхні матеріалів в кінцевому результаті формується плівка із оксидів і силікатів, яка характеризується високою корозійною стійкістю при високих температурах і не викликає екологічних порушень.
2.2. Характеристика основних матеріалів досліджень
Вибір матеріалів для проведення досліджень визначали необхідністю вивчення особливостей корозійної дії високих температур на захисні покриття, розробки технології одержання і визначення ефективності антикорозійного захисту наповнених силіційорганічних покриттів на підкладках різної хімічної природи в процесі експлуатації. Тому в роботі використовували типові наповнювачі: алюмінію оксид ТУ 6-09-426-75; цирконію (IV) оксид ТУ 6-09-2486-77; силіційорганічна зв'язка за ГОСТ 11066-74; мангану (II) оксид ГОСТ 8342-82; хрому (VI