Наукові засади формування захисних покриттів поліфункціональної дії на основі системи Al2O3-ZrO2-SiO2 (стр. 5 )

Рис. 16. Жаростійкість сплавів АМг-6 (а); 09Г2С (б); ОТ-4 (в); ХН78Т (г) при нагріванні з покриттями на основі композицій системи: 0 - вихідного; 1 - КО-08-Al2O3-ZrO2; 2 - КО-08-Al2O3-ZrO2+л/д; 3-КО-08-Al2O3-ZrO2-TіO2; 4- КО-08-Al2O3-ZrO2-FeO; 5-КО-08-Al2O3-ZrO2-каолін; 6- КО-08- Al2O3-ZrO2-каолін - TіO2; 7– К-2104- Al2O3; 8 - К-2104- Al2O3-каолін; 9 – К-978- Al2O3-ZrO2; 10 – К-978- Al2O3-ZrO2-каолін; 11-КО-978- Al2O3-ZrO2+л/д

Показано, що введення до складу вихідних композицій для захисних покриттів каоліну та легкоплавкого додатку збільшує жаростійкість та довговічність підкладок за рахунок ущільнення структури покриття. Збільшення жаростійкості у 2,5…3 рази та довговічності у 3…18 разів підкладок спостерігається при введенні до складу захисних покриттів мінералізуючих додатків (ТіО2, MgO).

Оцінка ефективності захисної дії розроблених складів для захисних покриттів нами проводилася на підкладках зі сплаву ОТ-4 та ХН78Т (рис. 17).

a) б)

Рис. 17. Довготривала міцність і довговічність сплаву ОТ-4 (а) і ХН78Т (б): 1- без покриття; з покриттям на основі композицій системи: 2- КО-08-Al2O3; 3- КО-08-Al2O3-ZrO2; 4- КО-978-Al2O3 -ZrO2+ каолін; 5- К-2104-Al2O3; 6- К-2104-Al2O3 + каолін

Методом ортогонально-центрального композиційного планування (ОЦКП) експерименту підтверджено вибір оптимальних складів вихідних композицій для захисних покриттів.

Нами встановлено, що хімічна стійкість захисних покриттів залежить від їх складу та структури, а також природи агресивного середовища і температури. Дослідження з оцінки стійкості захисних покриттів до дії розплавів скла на вогнетриви показали її залежність від фазового складу. Мінімальні значення глибини проникнення розплаву скла у вогнетриви (Т=1723 К) і зменшення товщини покриття спостерігається для захисних покриттів на основі наповнених поліметилфеніл - і поліалюмосилоксанів. Введення легкоплавких додатків зменшує хімічну стійкість захисних покриттів у 5…10 разів.

Результати роботи впроваджені за розробленим проектом ТУ У 24. «Термо-жаростійке наповнене силіційорганічне покриття» на ДП ЗАТ «ЛКЗ». Агрегати із покриттями експлуатувалися у високотемпературній зоні печі терміном 6 місяців за температури 1353…1363 К і забезпечили надійний захист конструкційних елементів. В умовах роботи ВКФ ВАТ «Декор» показана доцільність використання розроблених покриттів для високотемпературного захисту вогнетривів скловарних печей. Розрахунковим методом встановлено, що довговічність футерування скловарних печей збільшується в 1,6…1,8 рази, що дає можливість відтермінувати їх плановий ремонт на 2…2,5 роки. Загальний економічний ефект від впроваджень захисних покриттів становить 948 тис. 475 грн.

У додатках наведено акти промислових випробувань високотемпературних захисних покриттів, проект технічних умов, технологічний регламент на їх виробництво, розрахунки економічного ефекту.

ВИСНОВКИ

1. Вирішена науково-технічна проблема із розроблення теоретичних основ і технології одержання нових ефективних захисних покриттів, що дозволяє системно вирішити питання захисту конструкційних матеріалів, які працюють в умовах високотемпературної газової корозії і дії агресивних розплавів.

2. Існуючим на даний час емалевим, склокристалічним, оксидним, плазмонапиленим та іншим видам високотемпературних захисних покриттів притаманні істотні недоліки технологічного і економічного характеру, які є причиною низької довговічності та високої собівартості. Тому покращення властивостей та техніко-економічних показників їх виробництва без суттєвих змін технологічних процесів практично не можливе.

3. Розроблені наукові положення на основі термодинамічних розрахунків є основою нового підходу до створення вихідних складів для високотемпературних захисних покриттів відповідного фазового складу для одержанням необхідних експлуатаційних властивостей.

4. На нанорівні методом тонких плівок встановлено, що формування високотемпературних кристалічних фаз у тонких плівках відбувається при нагріванні до температури 1573 К за рахунок кристалізації у системі жаростійких армуючих фаз муліту, а за 1623 К – циркону. Наявність b-кристобаліту при нагріванні матеріалу до температури 1473 К значно збільшує частку тріщин і розривів. Введенням модифікуючих додатків (Na2O, FeO, B2O3, MgO, TiO2) у кількості 1-3 мас. % до складу захисних покриттів досягається зниження на 120-160 град. температури мулітизації і на 80-110 град. – цирконізації системи, що створює умови для регулювання структури матеріалу за рахунок зміни розмірів новоутворених кристалів, які є основою для розроблення складів захисних покриттів з використанням оксидних наповнювачів і силіційелементоорганічних зв’язок з високою температуро - і жаростійкістю.

5. Одержати седиментаційностійкі вихідні композиції можна шляхом сумісного диспергування компонентів у кульових млинах протягом 100-150 год., за рахунок привання полімеру вмістом до 5,9 мас. %. При нагріванні покриттів на основі поліметилфенілсилоксану наповнювач через низку модифікаційних переходів взаємодіє із силіційкисневим каркасом мінерального залишку зв’язки із утворенням муліту і циркону за температури вище від 1563 і 1650 К відповідно.

6. У покриттях на основі карборансилоксану процес мулітизації проходить при нагріванні до температури вище від 1093 К за рахунок силіційкисневого залишку, утвореного з боросилікатного розплаву і наповнювача (Al2O3). Заміна карборансилоксану на поліалюмосилоксан зміщує температуру початку утворення мулітової фази до 1273 К, яка є продуктом термодеструкції зв’язки. При подальшому нагріванні процес мулітоутворення відбувається за рахунок взаємодії наповнювача із силіційкисневим каркасом, що веде до ущільнення і покращення міцнісних характеристик захисних покриттів. Введення каоліну збільшує вміст мулітової фази за рахунок його синтезу із метакаолініту при нагріванні до температури вище від 1273 К.

7. Підібрані спеціальні легкоплавкі додатки і розроблені склади композицій на основі силікатних скел (5-10 мас. %) і оксидних додатків (1-3 мас. %), які при нагріванні на 80-140 град. знижують температуру утворення муліту і циркону і зменшують вміст b-кристобаліту. Нагрівання до температури вище від 1673 К і 1773 К знижує частку муліту і циркону за рахунок його розчинення у склофазі. Введення модифікуючих додатків TiO2 і MgO зменшує розміри новоутворених кристалів муліту у 2-3 і 4-6 раз відповідно та у 3-6 раз пористість покриттів. Заміна частини оксидного наповнювача на каолін покращує на 15-20 % седиментаційну стійкість, приводить до утворення муліту вже при нагріванні до температури 1273 К і зменшує відкриту пористість покриттів на 25-30 % у температурному інтервалі термоокисної деструкції зв’язки ( К).

8. Адгезійна міцність захисних покриттів на основі наповнених силіційелементоорганічних зв’язок в інтервалі температур 573…1673 К має екстремальний характер з максимумом за 573…673 К і мінімумом за температури 1273…1473 К (5,3…12,1 МПа і 1,8…3,0 МПа) залежно від хімічного складу підкладки і типу зв’язки і зумовлена утворенням пор в процесі термоокисної деструкції полімеру. Введення легкоплавких додатків у 1,8…4 рази збільшує адгезійну міцність при високих температурах за рахунок інтенсивного зменшення пористості і збільшення площі контакту та взаємодифузії катіонів із покриття в підкладку на глибину до 75…150 мкм з утворенням міцного проміжного шару. Це дає можливість ефективного використання покриттів для захисту матеріалів.

9. Суцільність покриттів із збільшенням температури нагрівання зменшується внаслідок термоокисної деструкції зв’язки з мінімальним значенням в інтервалі температур 1123…1573 К (83…86 %). Введення до складу покриттів 2 мас. % ТіО2 та 10 мас. % легкоплавких додатків приводить до збільшення суцільності покриттів відповідно на 3…4 % і на 12…15 % при нагріванні до температури вище від 1413 К і 1123 К. Одержані результати дали змогу обґрунтувати технологію одержання покриттів із покращеними експлуатаційними показниками, придатними для використання в агресивних середовищах.

10. Встановлено, що електроізоляційні властивості покриттів при нагріванні залежать від виду силіційелементоорганічної зв’язки. Покриття на основі наповнених цирконію (IV) і алюмінію оксидами поліметилфенілсилоксанів і поліалюмосилоксанів зберігають їх при нагріванні до температури 1673 К, а карборансилоксану - до 673 К. Легкоплавкий додаток погіршує електроізоляційні властивості, тому вводити його до складу покриттів, які експлуатуються вище від вказаної температури, не рекомендується.

11. Термостійкість захисних покриттів залежить від близькості значень ТКЛР покриття і підкладки, і знаходиться в межах 2…7 циклів для всіх матеріалів, за виключенням сплаву АМг-6 (12…30). Введення легкоплавких додатків до складу покриттів на 20…30 % збільшує термостійкість внаслідок утворення проміжного шару, який компенсує внутрішні напруження при термоударах. Розроблені покриття збільшують механічну міцність матеріалів при нагріванні за рахунок ізоляції їх поверхні від високотемпературної корозії, внаслідок чого довговічність сплаву АМг-6 зростає у 16…18 разів (Т - 873 К), сталі 09Г2С – у 3…8 разів (Т - 1273 К), сплаву ОТ-4 у 8…10 разів (Т – 1273 К) і сплаву ХН78Т – у 4,5…5,5 разів (Т – 1473 К). Введення легкоплавких додатків збільшує довговічність сталі 09Г2С і сплавів ОТ-4, ХН78Т у 1,4…1,8 рази, та дає змогу прогнозувати надійність і довговічність розроблених складів захисних покриттів.

12. Хімічна стійкість покриттів визначається видом силіційелементоорганічної зв’язки і типом наповнювача. Покриття є хімічностійкими до дії розплавів скла і металів, причому глибина проникнення розплаву скла у вогнетриви при застосуванні покриттів зменшується у 10…12 разів. Введення легкоплавких додатків зменшує хімічну стійкість покриттів у 5…10 разів.

13. Розроблені і запропоновані склади покриттів із високим значенням температуро-, термо - і жаростійкості (відповідно 1873 К, 10-14 циклів, 1,2…1,4 мм/рік), які можна використовувати для захисту конструкційних матеріалів від високотемпературної і інших видів корозії.

14. Результати роботи впроваджені згідно розробленого проекту технічних умов на ВКФ ВАТ «Декор» та ДП «Мукачівська кераміка» ЗАТ «Львівський керамічний завод» для захисту металічних поверхонь агрегатів, які працюють в умовах нагрівання до температури вище від 1373 К. За період р. р. економічний ефект від впровадження розроблених композицій для захисних покриттів становить 948 тис. 475 грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ємченко І. В. Особливості покращення властивостей керамічних виробів шляхом інтенсифікації їх спікання : монографія. – Львів : видавництво ЛКА, 20с.

2. Ємченко І. В. Композиційні захисні покриття/ І. В. Ємченко // Вісник ЛКА : зб. наук. праць – 2004 – Вип. 6.- – С. 158-163.

3. Гивлюд для високотемпературного захисту конструкційних матеріалів / , І. В. Ємченко // Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій : зб. наук. праць. – Львів : Каменяр, 2005.-С. 472-476. (Підготовка об’єктів досліджень, визначення показника адгезійної міцності).

4. Гивлюд диспергації оксидного наповнювача в сере­довищі силіційорганічних сполук / М. М. Гивлюд, І. В. Ємченко // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Тематичний випуск «Хімія, хімічна технологія та екологія». – Харків : НТУ «ХПІ», 2005. – № 52. – С. 180-184. (Узагальнені результати дослідження впливу терміну диспергації на технологічні властивості захисних покрить).

5. Гивлюд компонентів на фазовий склад і структуру покрить для високотемпературного захисту металів / М. М. Гивлюд, І. В. Ємченко // Хімія, технологія речовин та їх застосування : Вісник НУ «Львівська політехніка»– № 000. – С. 244-247. (Обґрунтовано вибір вихідних компонентів захисних покрить та встановлено їх вплив на властивості).

6. Ємченко І. В. Вплив складу захисних високотемпературних покриттів на ступінь їх білизни / І. В. Ємченко, М. М. Гивлюд // Вісник Донецького державного університету економіки і торгівлі ім. М. Туган-Барановського. – 2005. – № 1 (25). – С. 67-71. – (Технічні науки). (Участь у підготовленні вихідних складів композицій та покриттів).

7. Ємченко І. В. Технологічні особливості отримання вихідних композицій для захисних покриттів / І. В. Ємченко, М. М. Гивлюд // Вісник Хмельницького національного університету.– 2005. – Т. 1, Ч 1. - № 5. – С. 90-92. (Технічні науки). (Аналіз та узагальнення одержаних результатів, підготовка матеріалів до публікації).

8. Ємченко І. В. Основні тенденції розробки нових керамічних матеріалів та перспективи їх застосування / І. В. Ємченко // Торгівля, комерція, підприємництво : зб. наук. праць ЛКА. – Львів, 2005. – С. 42-50.

9. Ємченко І. В. Процеси фазоутворення та структура захисних покрить із оксидних систем при нагріванні / І. В. Ємченко, М. М. Гивлюд // Вісник Хмельницького національного університету. – 2006. – № 4. – С. 230-232. – (Технічні науки). (Підбір методики досліджень, участь у виготовленні вихідних зразків).

10. Ємченко І. В. Шляхи регулювання властивостей оксидної кераміки, одержаної із наповнених силіційорганічних композицій / І. В. Ємченко, М. М. Гивлюд // Вісник Донецького державного університету економіки і торгівлі ім. М. Туган-Барановського. – 2006. – № 1. – С. 148-152. – (Технічні науки). (Аналіз та узагальнення одержаних результатів, підготовка матеріалів до публікації).

11. Гивлюд регулювання фазового складу та структури цирконвмісної кераміки / , І. В. Ємченко, Н. І. Топилко // Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка : Науково-технічний збірник. – К. : т-во „Знання” України, 2006. – Вип. 22. – С. 21-24. (Аналіз та узагальнення одержаних результатів).

12. Гивлюд ієритовмісні керамічні матеріали і захисні покриття / , І. В. Ємченко, // Будівельні матеріали, вироби та санітарна техніка : науково-технічний збірник. – К. : т-во „Знання” України, 2006. – Вип. 22. – С. 17-20. (Участь у розробленні складів малозсідаючих керамічних матеріалів).

13. Гивлюд ічні аспекти синтезу силікатів алюмінію та цирконію при нагріванні оксидних систем / М. М. Гивлюд, І. В. Ємченко // Вісник НУ «Львівська політехніка». – 2006. – № 000. – С. 86-88. – (Хімія, технологія речовин та їх застосування). (Аналіз та узагальнення одержаних результатів).

14. Ємченко І. В. Вплив дисперсності вихідних компонентів на фазовий склад наповнених силіційорганічних покрить при нагріванні / І. В. Ємченко, М. М. Гивлюд // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Тематичний випуск «Хімія, хімічна технологія та екологія». – Харків : НТУ «ХПІ», 2006. – № 30. – С. 68-71. (участь у проведенні експерименту, аналіз та узагальнення результатів).

15. Ємченко І. В. Електрофізичні властивості захисних композиційних покриттів / І. В. Ємченко, М. М. Гивлюд // Товари і ринки. – 2006. – № 2. – С. 164-168. (Інтерпретація результатів, підготовка матеріалів до публікації).

16. Зміна фазового складу та структури захисних покрить під час нагрівання у середовищі аргону та азоту / І. В. Ємченко, , Ю. В. Гуцуляк [та ін.] // Вісник НУ «Львівська політехніка». – 2007. –№ 600. – С. 116-119. – (Теорія і практика будівництва). (Участь у проведенні експерименту, аналіз та узагальнення результатів).

17. Гивлюд і захисні покриття на основі наповнених поліорганосилоксанів / М. М. Гивлюд, І. В. Ємченко // Науковий вісник : зб. науково-технічних праць. – Львів : НЛТУУ, 2007. - Вип. 17.6. – С. 95-99. (Вивчено зміну властивостей наповнених поліорганосилоксанів при нагріванні до температури 1773 К).

18. Вогнестійкі матеріали на основі наповнених силіційелементорганічних зв’язок / , І. В. Ємченко, , // Зб. наук. праць Донецького державного політехнічного університету. – 2007. – №– С. 93-97. (Обґрунтовано вибір армуючих компонентів, участь у дослідженнях).

19. Підвищення високотемпературної міцності конструкційних матеріалів захисними покриттями / М. М. Гивлюд, І. В. Ємченко // Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій : зб. наук. праць. – Львів : Каменяр, 2007. – Вип. 7. – С. 401-405. (Визначено вплив складу вихідних композицій для захисних покриттів на високотемпературну міцність).

20. Ємченко І. В. Фазовий склад та структура наповнених силіційорганічних композицій при нагріванні у середовищі аргону і азоту / І. В. Ємченко, // Вісник Хмельницького національного університету. – 2007. – № 5. – С. 194-197. – (Технічні науки). (Участь у дослідженні, аналіз, узагальнення одержаних результатів).

21. Гивлюд ідження впливу фазового складу на термо - і жаростійкість наповнених силіційелементорганічних захисних покриттів / М. М. Гивлюд, І. В. Ємченко // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2007. – № 4 (56). – С. 115-120. (Участь у проведенні експериментальних досліджень, аналіз результатів).

22. Ємченко І. В Дослідження залежності адгезійної міцності захисних покриттів від температури нагрівання / І. В. Ємченко // Зб. наук. праць ВАТ «УкрНДІВогнетривів ім. ». – Харків : Каравела, 2007. – № 000. – С. 131-139.

23. Ємченко І. В. Розрахунково-експериментальний метод визначення теплофізичних характеристик наповнених мінеральними наповнювачами силіційорганічних захисних покрить / І. В. Ємченко, // Діагностика, довговічність та реконструкція мостів і будівельних конструкцій : зб. наук. праць. – Львів : Каменяр, 2007. – Вип. 9. – С. 16-21. (Аналіз та узагальнення результатів).

24. Ємченко І. В. Технологічні аспекти одержання захисних композиційних покриттів / І. В. Ємченко, О. І. Передрій // Вісник ЛКА. – 2007. – Вип. 8. – С. 134-138. – (Серія товарознавча). (Планування та проведення експериментальних досліджень, аналіз результатів).

25. Гивлюд і високотемпературні покриття на основі наповнених поліалюмосилоксанів / М. М. Гивлюд, І. В. Ємченко // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Тематичний випуск «Хімія, хімічна технологія та екологія».- Харків : НТУ «ХПІ», 2007. – № 32. – С. 138-148. (Вибір оптимальних складів вихідних, аналіз і математична обробка результатів).

26. Ємченко І. В. Підвищення високотемпературної довговічності конструкційних матеріалів із захисними покриттями на основі наповнених силіційелементоорганічних лаків / І. В. Ємченко // Наукові вісті НТУУ «КПІ». – 2007. – № 6 (56). – С. 71-74

27. Ємченко І. В. Вплив температури, фазового складу та структури на захисні властивості наповнених карборансилоксанових покрить / І. В. Ємченко, // Вопросы химии и химической технологии. – Днепропетровск : УГХТУ, 2008. – № 2. – С. 181-185. (Участь у проведенні експериментальних досліджень, аналіз результатів).

28. Ємченко І. В. Вплив каоліну на технологічні властивості та структуру наповнених силіційорганічних покрить / І. В. Ємченко, // Вопросы химии и химической технологии. – Днепропетровск : УГХТУ, 2008. – № 3. – С. 97-98. (Участь у розробленні складів седиментаційностійких вихідних композицій, аналіз результатів).

29. Композиція для вогнетривкого покриття : МПК(2006) С09D 5/18 C09D 5/08. Патент України на корисну модель № 000 / , І., Ємченко І. В. – [№ заявки U ; дата подання заявки 27.03.2007 ; опубл. 10.07.2007. ; бюл. № 10]. (Вивчено адгезійні властивості захисних покриттів при нагріванні).

30. Композиція для жаростійкого покриття : Патент на корисну модель № 000 / , Ємченко І. В., , Юзьків Т. Б., – [№ заявки u 2; дата подання заявки 16.07.2007. ; опубл. 12.11.2007. ; бюл. № 18]. (Патентний пошук, підготовка матеріалів до публікації).

31. Композиція для високотемпературного захисного покриття : Патент на корисну модель № 000 / , Ємченко І. В., , Юзьків Т. Б. – [№ заявки u 2; дата подання заявки 16.07.2007 ; опубл. 10.12.2007. ; бюл. № 20]. (Участь у розробленні складів вихідних композицій та узагальнення результатів).

32. Композиція для термо - і жаростійкого покриття : Патент на корисну модель № 000 / , Ємченко І. В., , Юзьків Т. Б., І., – [№ заявки u 2; дата подання заявки 12.11.2007 опубл. 11.03.2008. бюл. № 5]. (ідея винаходу)

33. Склад для високотемпературного захисного покриття : Рішення про видачу деклараційного патенту на корисну модель № 000/1 від 28.05.2008 / , Ємченко І. В., , І. – [№ заявки u 2; дата подання заявки 02.01.2008]. (Підбір складів вихідних композицій для захисного покриття).

34. Склад для високотемпературного жаростійкого покриття : Патент на корисну модель № 000 / , Ємченко І. В., , Юзьків Т. Б., [№ заявки u 2; дата подання заявки 02.01.2008; опубл. 26.05.2008 бюл. № 10] (Визначено жаростійкість захисних покриттів).

35. Гивлюд ітвмісні керамічні захисні покриття / , Ємченко І. В., І. // Тез. докл. Междунар. научн.-техн. конф. Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности, 26-27 квітня 2005. – Харьков : Каравелла, 2005.- С. 47-48. (Аналіз та узагальнення експериментальних результатів).

36. Керамические защитные покрытия на основе полиалюмосилоксанового связующего / , І. В. Ємченко, Б. В. Федунь // Материалы докл. Междунар. научн.-техн. конф. «Наука и технология строительных материалов: состояние и перспективы развития», 25-26 мая. – Минск : БГТУ, 2005. – С. 74-76. (Підготовка матеріалів до публікації).

37. Гивлюд ії для малозсідаючих високотемпературних захисних покрить / , І. В. Ємченко, // Матеріали української науково-технічної конференції «Фізико-хімічні проблеми в технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів», 27-29 вересня 2006 р. / Укр. державний хіміко-технологічний університет. ; Нац. Техніч. Університет «ХПІ». – Дніпропетровськ, 2006. – С. 58-59. (Аналіз та узагальнення результатів досліджень).

38. Гивлюд оксидних додатків на властивості оксидної кераміки , І. В. Ємченко, Н. І. Топилко // Матеріали української науково-технічної конференції «Фізико-хімічні проблеми в технології тугоплавких неметалевих і силікатних матеріалів», 27-29 вересня 2006 / Укр. державний хіміко-технологічний університет ; Нац. Техніч. Університет «ХПІ». – Дніпропетровськ, 2006. – С. 95. (Обґрунтовано вибір мінералізаторів для спікання у захисних покриттях при нагріванні).

39. Гивлюд властивостей оксидної кераміки шляхом інтенсифікації спікання / , І. В. Ємченко, І. В. Луцюк, Р. І. Семеген // Тез. докл. Междунар. научн.-техн. конф. «Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности». – Харьков : Каравелла, 2006. – С. 41-42. (Визначено механізм впливу MgO та ТіО2 на фазовий склад захисних покриттів).

40. Гивлюд ірності фазо - та структуроутворення цирконвмісної кераміки / , І. В. Ємченко, Н. І. Топилко, Р. В. Вашкевич // Тези допов. Міжнародної науково-технічної конференції «Технологія і використання вогнетривів і технічної кераміки в промисловості», 25-26 квітня 2007 р. – Харків : Каравела, 2007. – С. 22-24. (Участь у дослідженнях та аналіз результатів).

41. Вплив карборансилоксану на властивості високотемпературних теплоізоляційних захисних покрить / М. М. Гивлюд, І. В. Ємченко, ів, // Тези допов. Міжнародної науково-технічної конференції «Технологія і використання вогнетривів і технічної кераміки в промисловості», 25-26 квітня 2007. – Харків : Каравела, 2007 р. – С. 55-56. (Участь у дослідженнях та узагальненні результатів).

42. Гивлюд ійкі покриття для конструкційних матеріалів / М. М. Гивлюд, І. В. Ємченко, О. І. Башинський, // Пожежна безпека : VIII Міжнар. наук.-практ. конф., Черкаси, 15-16 листопада 2007 р. – Черкаси, 2007. – С. 439. (Участь у проведенні досліджень, інтерпретація результатів).

43. Гуцуляк -жаростійкі захисні покриття на основі силіційелементоорганічних композицій / , І. В. Ємченко, // Пожежна безпека: VIII Міжнар. наук. практ. конф. Черкаси, 15-16 листопада 2007 р. – Черкаси, 2007. – С. 448. (Участь у проведенні експерименту, аналіз та узагальнення результатів ).

44. Термодинамічні основи синтезу вогне - і термостійких керамічних матеріалів / , Ємченко І. В., Юзьків Т. Б. [та ін.] // Техногенна безпека. Теорія, практика, інновації : зб. тез міжнар. наук.- практ. конф., Львів, 2008.- С. 246-249. – Л. : ЛДУ БЖД, 2008. – 274 с. (Аналіз одержаних результатів термодинамічних розрахунків утворення мулітової та цирконової фаз).

45. Вогнестійкі матеріали та покриття на основі наповнених силіційорганічних сполук / , І. В. Ємченко, [та ін.] // Техногенна безпека. Теорія, практика, іновації : зб. тез міжнар. наук.-практ. конф., Львів, 2008. - С. 249-252– Л. : ЛДУ БЖД, 2008. – 274 с. (Обґрунтовано вибір армуючих компонентів).

АНОТАЦІЯ

Ємченко І. В. Наукові засади формування захисних покриттів поліфункціональної дії на основі системи Al2O3-ZrO2-SiO2.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів.-Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2008.

У дисертаційній роботі наведені результати досліджень, спрямовані на розроблення теоретичних основ і технології одержання захисних покриттів поліфункціональної дії шляхом модифікування оксидних компонентів силіційелементоорганічними сполуками та додатками різної хімічної природи.

В основу вибору вихідних інгредієнтів покладено термодинамічний підхід із наступною максимальною реалізацією їх реакційної здатності у процесі синтезу термо-жаростійких фаз. Визначено оптимальні склади вихідних композицій для захисних покриттів, механізм формування та температурні області їх використання. Дана кількісна та якісна оцінка експлуатаційних властивостей розроблених складів покриттів.

Проведено апробацію у промислових умовах та наведено її результати.

Ключові слова: захисні покриття, силіційелементоорганічні сполуки, седиментаційностійкі композиції, фазовий склад і структура, муліт, циркон, експлуатаційні властивості.

АННОТАЦИЯ

Емченко И. В. Научные основы формирования защитных покрытий полифункционального действия на основе системи Al2O3-ZrO2-SiO2.- Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.17.11 – технология тугоплавких неметаллических материалов.- Национальный університет «Львивська политэхника», Львов, 2008.

В диссертационной работе приведены результаты исследований, направленных на разработку теоретических основ и технологии получения защитных покрытий полифункционального действия путем модифицирования оксидних компонентов силицийэлементоорганическими соединениями и добавками разной химической природы.

В основу выбора исходных ингредиентов положен термодинамический подход с последующей максимальной реализацией их реакционной способности в процессе синтеза термо - и жаростойких фаз. Определены оптимальне составы исходных композиций для защитных покрытий, механизм формирования и температурные области их применения.

Изложены пути их регулирования на основе взаимосвязи в системе «состав-структура-свойства» с помощью модифицирующих добавок для формирования переходного слоя в зоне контакта «покрытие-подложка».

Методом тонких пленок обоснованы и предложены научные основы формирования защитных покрытий на основе синтеза высокотемпературных термо - и жаростойких муллитовой и цирконовой фаз в процессе нагревания. Особое внимание уделено модифицирующим оксидным добавкам, которые значительно снижая температуру взаимодействия между компонентами с образованием новых кристаллических фаз способствуют уплотнению структуры за счет регулирования размеров новообразований.

Изучено течение физико-химических процессов для всех исследуемых композиций при нагревании до температури 1773 К.

Определены оптимальне составы исходных композиций для защитных покрытий, которые можно получить методом совместного диспергирования в шаровых мельницах. Установлено, что при нагревании защитных покрытий на основе разработанных композиций наполнитель взаимодействует с силицийкислородным каркасом, образовавшимся в процессе термоокислительной деструкции силицийэлементоорганического связующего, с кристаллизацией муллита и циркона.

Комплексом физико-химических методов анализа показано, что фазовый состав и структура защитных покрытий зависит от вида связующего. На основании предложенного механизма формирования защитного покрытия, его фазового состава и структуры определены температурные области его применения.

Подобраны специальные легкоплавкие добавки для уменьшения пористости в температурном интервале термоокислительной деструкции связующего и возможности регулирования структуры защитных покрытий. Выявлено влияние каолина на свойства исходных композиций для защитных покрытий и формирование фазового состава и структуры в широком интервале температур.

Обоснованы условия наиболее полной реализации потенциальных возможностей высокотемпературных защитных покрытий путем формирования необходимой структуры и фазового состава.

Изучены эксплуатационные свойства (адгезионная стойкость, температуроустойчивость, термо-, жаро - и химическая стойкость, механические, електрофизические и теплофизические характеристики) защитных покрытий на основе силицийэлементоорганических связующих наполненных оксидными и силикатными материалами. Дана количественная и качественная оценка эксплуатационных свойств разработанных составов покрытий.

Проведена оценка достоверности выбора компонентов составов покрытий и эффективности их защитного действия по результатам исследований.

На основании теоретических и экспериментальных исследований проведена апробация исходных составов композиций для высокотемпературных защитных покрытий в промышленных условиях и приведены их результаты.

Полученные результаты проведенных исследований убедительно доказывают эффективность использования разработанных составов исходных композиций для высокотемпературных защитных покрытий.

Ключевые слова: защитные покрытия, силицийэлементоорганические соединения, седиментационноустойчивые композиции, фазовый состав и структура, муллит, циркон, эксплуатационные свойства.

SUMMARY

I. V. Yemchenko. Scientific Fundamentals for Formation of Protective Coatings with Polyfunctional Effects on the Basis of Al2O3-ZrO2-SiO2 System. – Manuscript.

Thesis for Doctor of Science Degree in Specialty 05.17.11 – Technology of Non-Metallic High-Melting-Point Materials. – Lviv Polytechnic National University, Lviv, 2008.

Research findings aiming at development of theoretical fundamentals and production technique of polyfunctional protective coatings by means of modifying oxide components with element-organic compounds of silicium and additives of various chemical nature have been represented in the thesis.

Initial ingredients have been selected subject to thermodynamic approach with further displaying their reactive power in the course of heat-resistance phase synthesis. Optimum compositions of initial compounds for protective coatings, their formation mechanism and TAR have been defined. Quantitative and qualitative estimation of performance characteristics of developed coating compositions has been carried out.

Approbation in manufacturing environment has been carried out and its results have been presented.

Keywords: protective coatings, element-organic compounds of silicium, sedimentation-resistant compositions, phase composition and structure, mullite, zircon, performance characteristics.