Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ АВТОКЛАВНЫХ СТЕНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области получения металлизированных стеновых строительных материалов, в том числе автоклавного твердения, и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

В настоящее время существует ряд способов получения защитно-декоративных покрытий на стеновых строительных материалах автоклавного твердения методом плазменной обработки [Патент RU 2354631 C2 26.06.2007, Опубликовано 10.05.2009. Бюл. №13].

Известен способ металлизации стеновых строительных материалов методом плазменного напыления цинка и алюминия с предварительной пескоструйной обработкой (и без пескоструйной обработки) методом плазменного распыления проволоки марок АД-1, АМЦ, А1,Ц-1 И Ц-2 [С.В. Федосов, М.В. Акулова. Плазменная металлизация бетона. - М. - Издательство АСВ, 2003. - стр. 92 (табл. 5.1 и табл. 5.2), стр. 94 (третий абзац)].

Однако, несмотря на неплохое качество продукта, способ имеет следующие недостатки: высокая энергоемкость процесса, низкая производительность за счет использования металла в виде проволоки и низкая прочность сцепления металлизированного покрытия, не превышающая 0,75 Мпа.

Наиболее близким техническим решением является способ металлизации стеновых строительных материалов с защитным керамзитовым слоем, заключающийся в плазменном распылении проволоки из алюминия и меди плазмотроном. Скорость прохождения плазменного факела по лицевой поверхности не регулировалась, напыление производилось в ручном режиме [Крохин В.П. и др. Декоративная обработка поверхности строительных материалов плазменным способом. - В кн.: Химическая технология строительных материалов. М.: 1980, с. 126, второй абзац].

В известном способе плазменное напыление производят на лицевую поверхность стеновых строительных материалов с защитным промежуточным слоем из смеси керамзита и цемента с использованием проволоки из цветных металлов. Высокотемпературное воздействие расплава металла при плазменном распылении приводило к частичной дегидратации цемента в защитном слое и существенному снижению прочности сцепления. При этом проволочное напыление является низкопроизводительным и требует повышенных энергозатрат работы плазмотрона.

Недостатком данного способа является длительность технологического процесса за счет подготовки защитного керамзитового слоя строго заданного зернового состава 1,2-2,5 мм и толщиной 4-5 мм; высокая энергоемкость процесса, относительно невысокая прочность сцепления покрытия и низкие эстетико-потребительские свойства.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение качества конечного продукта, морозостойкости и прочности сцепления покрытия с основой за счет ускорения процесса металлизации, а также снижение энергоемкости производства и, как следствие, - получение высококачественной конкурентоспособной продукции.

Технический результат достигается тем, что способ металлизации автоклавных стеновых материалов включает плазменное напыление цветных металлов и сплавов. Предварительно поверхность автоклавных стеновых материалов покрывают 10-30%-ным водным раствором жидкого стекла и глиноземистым цементом в их массовом соотношении (3-19):1, а порошковое напыление цветных металлов производят при мощности работы плазмотрона равной 6-12 кВт.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ металлизации автоклавных стеновых материалов отличается тем, что предварительно поверхность автоклавных стеновых материалов покрывается 10-30% водным раствором жидкого стекла и глиноземистого цемента в их массовом соотношении (3-19):1, а порошковое напыление цветных металлов производят при мощности работы плазмотрона равной 6-12 кВт. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения «новизна».

«Изобретательский уровень» предлагаемого способа подтверждается тем, что сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и другими техническими решениями в данной области техники не выявило в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа.

Предварительное нанесение водного раствора жидкого стекла с глиноземистым цементом с последующим порошковым напылением цветных металлов, при помощи работы плазмотрона мощностью 6-12 кВт, позволяет не только получить высококачественный конечный продукт с гораздо более высокой прочностью сцепления покрытия с основой, но и сократить время глазурования, а также снизить энергозатраты.

Составы и условия металлизации способом плазменного напыления представлены в табл.1.

Как видно из табл.1, оптимальные соотношения компонентов, при которых достигаются самые высокие показатели по прочности сцепления металлического покрытия подложкой и морозостойкости, составляют (мас.%):

15-25% водный раствор жидкого стекла - 85%,

глиноземистый цемент -15%.

Для этого соотношения установлены оптимальные условия металлизации способом плазменного напыления (табл. 2).

Как видно из табл. 2, оптимальными технологическими параметрами металлизации автоклавных стеновых материалов является мощность работы плазмотрона, которая составляет 9 кВт.

Пример. Плазменная металлизация автоклавных стеновых материалов

Для металлизации использовали силикатный кирпич размером 250×120×65 мм.

Перед плазменным напылением готовили водный 20% раствор жидкого стекла с глиноземистым цементом в соотношении (3-19):1. Для этого компоненты помещали в емкость объемом 10 литров и усредняли пропеллерной мешалкой в течение 10 минут. Затем дисковым распылителем в распылительной камере наносили раствор на лицевую поверхность силикатного кирпича. После сушки на воздухе при нормальных условиях силикатный кирпич помещали на пластинчатый конвейер. Над пластинчатым конвейером стационарно устанавливали плазменную горелку ГН-5р электродугового плазмотрона УПУ-8М.

Параметры работы плазмотрона были следующие: мощность 9 кВт, расход плазмообразующего газа - 2,5 м³/ч, расход воды на охлаждение - 0,6 м/с. Скорость движения пластинчатого конвейера составляла 0,2 м/с.

Для металлизации использовали порошок алюминия АДС-4, который подавался в плазменную горелку ГН-5р порошковым питателем.

После плазменного напыления алюминия осуществляли контроль качества.

Пример осуществления контроля качества

Контроль качества изделий производили в соответствии с ГОСТ 7025-91 «Кирпич и камни керамические и силикатные».

Морозостойкость определяли по ГОСТ 7025-91 в морозильной камере с принудительной вентиляцией и автоматическим регулированием температуры от -15°C до -20°C при объемном замораживании. Для испытаний брали 5 образцов. Продолжительность замораживания 4 часа.

Контроль морозостойкости осуществляли по степени повреждений и потере массы (п.7.4.1 и 7.4.2 ГОСТ 7025-91). Среднюю морозостойкость изделий, полученных при оптимальном режиме, определяли как среднее арифметическое:

F=(148+150+154+150+148)/5=150

Для определения прочности сцепления металлического покрытия с основой к лицевой поверхности силикатного кирпича приклеивали эпоксидной смолой металлический стержень длиной 150 мм и площадью 1 см².

После полимеризации эпоксидной смолы в течение 24 часов приступали к определению прочности сцепления металлического покрытия с основой на разрывной машине R-0,5. Изделие и стержень закрепляли в специальных зажимах разрывной машины. После равномерного нагружения происходил отрыв металлического слоя. Для испытаний брали 5 образцов. Прочность сцепления металлического слоя с основой определяли как среднее арифметическое:

σ_ср=(4,3+4,1+4,2+4,3+4,1)/5=4,2 МПа

Сопоставительный анализ известного и предлагаемого способов представлен в табл. 3.

В предлагаемом способе предварительное нанесение на лицевую поверхность автоклавных стеновых материалов смеси водного раствора жидкого стекла с глиноземистым цементом устраняет последствия термоудара, вызывающего разупрочнение поверхностного слоя и образование микротрещин, и снижает скорость металлизации в два раза.