Méthodes de collage courantes pour les liants réfractaires

Les liants réfractaires sont un matériau qui combine la poudre réfractaire sous une forme solide d'une certaine manière pour améliorer sa résistance mécanique., résistance à la chaleur, résistance aux tremblements de terre, et d'autres propriétés. Les méthodes courantes de combinaison de matériaux réfractaires sont les suivantes:

Liaison hydraulique

Liaison hydraulique, également connu sous le nom de durcissement hydraulique, repose sur la réaction entre un liant (comme le ciment) et de l'eau dans des conditions spécifiques de température et d'humidité pour produire des produits d'hydratation qui créent un effet de durcissement cimentaire. Puisque la résistance générée par la réaction d’hydratation et le durcissement cimentaire dépend du temps, température, et conditions d'humidité, un durcissement approprié est nécessaire. Les liants courants comprennent le ciment aluminosilicate. Quand le ciment d'aluminate de calcium (avec des minéraux d'hydratation primaires CaO·Al2O3 et CaO·2Al2O3) est mélangé à de l'eau, il subit des réactions d'hydrolyse et d'hydratation, entraînant la précipitation de flocons hexagonaux ou d'hydrates en forme d'aiguilles CaO·Al2O3·10H2O (CAH10) et 2CaO·Al2O3·8H2O (C2AH8), ou granulaire cubique 3CaO·Al2O3·6H2O (C3AH6) gel d'hydrates et d'oxyde d'aluminium (Al2O3gel). Cela forme un réseau cristallin cohésif, menant à la liaison.

De la même manière, l'oxyde d'aluminium réactif subit une réaction d'hydratation et génère une forme de plaque monoclinique, fibreux, ou minéraux d'aluminium tri-hydroxyde granulaires (Bayer, Al2O33H2O) et Boehmite en forme de plaque orthorhombique (Boehmite, Al2O3·(1-2)H2O), donnant lieu à une action contraignante.

Liaison chimique

Reliure en verre d'eau: Utiliser du silicate de sodium (verre d'eau) comme liant, mélangez-le avec de la poudre de matériau réfractaire, puis façonnez-le et durcissez-le en le séchant.

Mortier réfractaire: Mélanger la poudre de matériau réfractaire avec un liant de mortier réfractaire pour former un mélange semblable à un mortier réfractaire., puis façonnez-le et séchez-le pour obtenir une liaison.

Liaison par polycondensation

La liaison chimique utilisant des liants organiques issus de hauts polymères implique une réaction de condensation-polymérisation avec des catalyseurs spécifiques ou des agents de réticulation dans certaines conditions., résultant en la formation d'une structure de réseau tridimensionnelle et fournissant une force de liaison. Les liants courants comprennent des résines telles que les résines phénol-formaldéhyde et les résines phénol-formaldéhyde linéaires..

Lorsque la résine phénol-formaldéhyde est combinée avec un catalyseur acide et chauffée, il subit une réaction de condensation, conduisant à une force de liaison plus élevée. De la même manière, lorsque la résine phénol-formaldéhyde linéaire est combinée avec de l'hexaméthylènetétramine (urotropine) et chauffé, une réaction de réticulation se produit, résultant en la formation d'une structure de réseau par condensation et offrant une bonne force de liaison.

Collage céramique

La résistance est obtenue grâce à un processus de frittage en phase solide-liquide qui se produit à des températures relativement basses. Pour faciliter le frittage solide-liquide et favoriser la formation d'une phase liquide, il est souvent nécessaire d'ajouter des substances à bas point de fusion, agissant comme des flux, au mélange. Par exemple, dans les mélanges secs à base d'alumine, l'ajout d'acide borique entraîne la formation d'une phase liquide collante à 450-550°C, ce qui aide à faire adhérer les agrégats réfractaires ensemble. Ceci est suivi d'une réaction solide-liquide avec α-Al2O3, conduisant à la formation de composés avec des points de fusion plus élevés, tel que 2Al2O3·B2O3 (qui fond constamment autour de 1035°C) ou 9Al2O3·B2O3 (qui fond constamment autour de 1930°C), liant ainsi les agrégats de corindon ensemble.

De la même manière, dans les mélanges vibratoires secs siliceux, l'ajout d'acide borique ou de borax comme auxiliaire de frittage dans la plage de 500 à 1 000 °C favorise le frittage, entraînant la formation d'un liant céramique. Mélanges secs de vibration de ce type, qui reposent sur l'ajout d'auxiliaires de frittage à basse et moyenne température, sont largement utilisés comme revêtements pour divers fours à induction à fréquence industrielle et comme charges pour les bouches de poche.

Collage adhésif

Le collage est un type de collage qui se produit lorsque des liants liquides utilisent une combinaison d'actions., y compris l'adsorption, diffusion, attraction électrostatique, et forces capillaires, pour créer une couche entrelacée de diffusion d'adhésif. Ce processus génère une force de liaison.

Le collage peut être classé en plusieurs types:

1. Effet d'adsorption: Cela inclut l'adsorption physique, où les molécules sont attirées les unes vers les autres par des forces intermoléculaires (Forces de Van der Waals), et adsorption chimique, qui se produit à travers des interactions impliquant des liaisons chimiques. Il existe des cas où les deux types d’adsorption se produisent simultanément dans le collage.
2. Effet diffusant: Cela implique la diffusion et la pénétration mutuelles des molécules d’adhésif et d’adhérent en raison de leur mouvement thermique.. Cela conduit à la formation d’une couche de diffusion à l’interface, résultant en un lien fort et sécurisé.
3. Interaction électrostatique: A l'interface entre l'adhésif et le support à adhérer, il y a une double couche électrique. La liaison se produit en raison de l’attraction électrostatique de cette double couche électrique.

Les liants qui créent le collage sont souvent de nature organique et temporaire.. Ils fonctionnent à température ambiante ou à basse température et brûlent après avoir subi un traitement thermique à moyenne ou haute température.. Les exemples incluent des matériaux comme l'amidon, carboxyméthylcellulose, et alcool polyvinylique. Certains liants sont semi-permanents; après traitement thermique à moyenne et haute température, ils laissent derrière eux du carbone résiduel qui forme un réseau de carbone liant. Les exemples incluent des matériaux comme l'asphalte, résines phénol-formaldéhyde, et résines époxy à haute teneur en carbone résiduel. Cependant, ces types de liants ne conviennent que pour une utilisation dans des conditions réductrices. Certains liants inorganiques présentent également une bonne liaison adhésive, comme le dihydrogénophosphate d'aluminium, silicate de sodium, et sol de silice. Les liants adhésifs sont couramment utilisés dans les mortiers réfractaires, revêtements, revêtements par pulvérisation, et mélanges de pilonnage.

Liaison cohésive

La liaison cohésive repose sur les forces de Van der Waals, y compris la liaison hydrogène, et effets de pontage entre les particules colloïdales ou les poudres ultrafines à l'échelle nanométrique ou submicronique qui se rapprochent ou entrent en contact. Selon la théorie DLVO, il existe des forces de Van der Waals entre les particules colloïdales. Quand les particules se rapprochent, la répulsion se produit en raison du chevauchement de la double couche électrique sur les surfaces des particules. La stabilité et la cohésion de la solution colloïdale (suspension) dépendent des tailles relatives des forces attractives et répulsives entre les particules. Les matériaux pouvant présenter une liaison cohésive comprennent les fines d'argile, poudres ultrafines d'oxyde, sol de silice, sol d'aluminium, et sol de silice-alumine.