Розмір шрифту: 

Основою для покращення якості виливків, в першу чергу із чавуну та сталі, є удосконалення процесів виготовлення ливарних стрижнів за рахунок підвищення технологічних та робочих властивостей сумішей. Дослідження відомих та розроблення нових неорганічних зв’язувальних компонентів – це шляхи вирішення даної задачі. Серед таких матеріалів високий зв’язувальний потенціал мають фосфорні солі багатьох металів, але в ливарному виробництві досліджені лише деякі з них.      Теоретично можливим є розроблення нового складу сумішей на основі солей ортофосфорної кислоти, які мають просту схему зміцнення та високий рівень властивостей. Це можливо в результаті взаємодії Н3РО4 з поширеними в ливарній області неорганічними сполуками. Основну увагу слід приділити солям активних металів. В такому випадку взаємодія може проходити за однією із наступних схем:     Mex(KO)y + H3PO4 = Me3(PO4)y + Hx(KO),     або Mex(KO)y + H3PO4 = Me3(PO4)y*Н2О + газ, де: Ме – метал;     КО – кислотний залишок;     х, у – відповідно валентності металу і кислотного залишку.          Найбільш поширеними кислотними залишками є SO4; SO3; NO3; NO2; Cl. Сполуки Me3(PO4)y або ж їх кристалогідратна форма Me3(PO4)y*nН2О, як правило, мають зв’язувальні властивості.     Кислота Н3РО4 слабша за кислоти H2SO4; H2SO3; HCl; HNO3, і з цієї точки зору проходження наведених реакцій є неможливим. Але з іншого боку, якщо в правій частині реакції утворюється нерозчинна сіль, тоді слабка кислота може витіснити сильну з її солей, за умови, що сіль сильної кислоти водорозчинна.     Таким чином, ортофосфорна кислота теоретично може витіснити з їхніх солей азотну, соляну і навіть сірчану кислоту, причому зворотна реакція буде неможлива при тих же умовах. Фосфати в основному нерозчинні, за винятком фосфату натрію і малорозчинного фосфату магнію. Тому з хімічної точки зору реакції можливі з більшістю відомих солей металів. Але це не єдина умова, яка може забезпечити реальне проходження взаємодії в складі стрижневої суміші.     Був проведений ряд термодинамічних розрахунків з метою визначення теоретичної можливості зміцнення сумішей з ортофосфорною кислотою та великим рядом неорганічних солей металів, результати яких представлені на графіках (рис. 1…4). Визначали величину і знак ізобарно-ізотермічного потенціалу (енергії Гібса) для наведених поруч із графіками хімічних реакцій. Розрахунки проводили при нормальних умовах (298 К або 25 оС), а також при 473 К, або 200 оС. Перший варіант відповідає холодному зміцненню стрижнів, другий – зміцненню в гарячому оснащенні.     З даного графіку ми бачимо, що вказані реакції не відбуваються як при нормальних умовах, так і при нагріванні, отже зміцнення стрижневих сумішей із даними зв’язувальними системами не відбуватиметься.      Термодинамічна ймовірність проходження наступної групи реакцій (рис. 2) є більшою. Взаємодія кислоти із хлоридами магнію та кальцію в кристалогідратній формі може і має відбуватися з утворенням відповідних фосфатів. Тому ці матеріали застосовувати як компонент зв’язувальної системи доцільно.     Наступна група реакцій (окрім взаємодії ортофосфорної кислоти з CaCO3) є термодинамічно неможливими при нормальних умовах, а нагрівання до 200 оС сприяє їх проходженню (рис. 3). Отже, дані композиції можуть стати новими зв’язувальними системами для стрижневих сумішей теплового зміцнення.      Група реакцій (рис. 4) можлива тільки при нагріванні, причому 200 оС тут недостатньо. Тому дані зв’язувальні системи можуть бути рекомендовані для стрижнів, які зміцнюються при 250…300 оС в оснащенні.