Фізико-хімічні основи використання фосфатів натрію у ливарному виробництві

Abstract

Розроблено технологію синтезу неорганічного зв’язувального матеріалу на основі триполіфосфату натрію Na5P3O10 та ортофосфорної кислоти. Установлено послідовність здійснення фізико-хімічних перетворень у цій системі, а також оптимальне масове співвідношення ортофосфорної кислоти та триполіфосфату натрію. У дослідженнях застосовано методи кількісного та якісного рентгенофазового аналізу, диференційного термічного аналізу, стандартні способи випробування зразків на міцність при стисканні. Співвідношення атомних радіусів катіона (Na) та аніона (P2O7), а також наявність водневих зв’язків забезпечують значне підвищення зв’язувального потенціалу порівняно з іншими фосфатами натрію. Установлено, що зміцнення сумішей з 2…8 мас. ч. пірофосфату натрію, наповнювачем у яких є пісок на основі кварцу, максимально інтенсивно відбувається при нагріванні до 150 °С. Подальше підвищення температури понад 250 °С призводить до перетворення пірофосфату натрію на звичайний (неполімерний) метафосфат NaPO3, який існує без змін хімічної будови до 1000 °С. Ливарні форми і стрижні із розробленим зв’язувальним матеріалом мають належну термічну і хімічну стійкість до розплавів сталі та чавуну, що доведено експериментально. Розроблений зв’язувальний матеріал, з огляду на світові тенденції декарбонізації та ресурсозбереження, являється конкурентною альтернативою до широко застосовуваних синтетичних смол та інших органічних матеріалів. Він не містить шкідливих речовин та не виділяє небезпечних продуктів під час нагрівання.