Пітак Олег Ярославович. Кольорові зносостійкі покриття по кераміці на основі системи ZnO-MgO-Al2O3-SiO2 з використанням техногенної сировини : Дис... канд. наук: 05.17.11 - 2006.
Анотація до роботи:
Пітак О. Я. – Кольорові зносостійкі покриття по кераміці на основі системи ZnO-MgO-Al2O3-SiО2 з використанням техногенної сировини. - Рукопис
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.11 - технологія тугоплавких неметалічних матеріалів. - Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2006.
Дисертаційна робота присвячена розробці кольорових зносостійких покриттів по кераміці на основі системи ZnО-MgO-Al2O3-SiО2 з використанням техногенної сировини. Досліджено субсолідусну будову трикомпонентної системи ZnO-MgO-Al2O3, та чотирикомпонентної системи ZnО-MgO-Al2O3-SiО2. Визначено співіснуючі фази, зроблено тріангуляцію потрійної системи, а також тетраедрацію чотирикомпонентної системи ZnО -MgO-Al2O3-SiО2, в якій визначено об’єми та ступені асиметрії, побудовано топологічний граф взаємозв’язку елементарних тетраедрів, наведено геометро-топологічну характеристику фаз системи. Наведено фазові рівноваги в багатокомпонентних оксидних системах.
Встановлені елементарні тетраедри, в яких можливе формування високотвердих фаз, а також можливість низькотемпературного (900-12000С) синтезу заданих кристалічних фаз (шпінель, ганіт, форстерит, кордієрит). Встановлено, що ці фази виконують функцію хромофорних центрів які дозволяють отримати кольорові склокристалічні покриття по кераміці.
Розроблені нові склади склокристалічних покриттів для синтезу шляхом спрямованої кристалізації та шляхом створення склокристалічної композиції. Досліджені властивості матричного розплаву, отриманого при термообробці модельних сумішей. Показано вплив оксидів-модифікаторів CoO, NiO, Cr2O3, Fe2O3 на процес фазоутворення в склокристалічній композиції.
У результаті виконання дисертаційної роботи запропоновано перспективні рішення щодо отримання кольорових зносостійких покриттів по кераміці з використанням техногенної сировини, які дозволяють розширити кольорову гаму покриттів, значно підвищити їх зносостійкість, а також зменшити собівартість за рахунок використання відходів виробництва. В наслідок проведених досліджень отримано такі наукові результати:
Теоретичні дослідження субсолідусної будови діаграми стану оксидної системи ZnO-MgO-Al2O3-SiО2 дозволили одержати нові дані про її будову, а саме:
Проведено тріангуляцію в системі оксидів ZnO–MgO–Al2O3, обчислено об'єми елементарних трикутників і мінімальні температури евтектик у них;
Виконано повну тетраедрацію системи ZnO–MgO–Al2O3-SiО2, побудовано граф взаємозв'язку елементарних тетраедрів, надано повну геометро-топологічну характеристику фаз системи;
Обрано перспективні тетраедри для синтезу зносостійких склокристалічних матеріалів (по показниках мінімальної евтектичної температури, ступеня асиметрії й об'єму елементарного політопу), обмежені наступними фазами: MgSiO3–Zn2SiO4–SiO2–ZnAl2O4 (V=163; Те=1500 К; Lmax/Lmin=2,18), Mg2SiO4–MgSiO3–MgAl2O4–ZnAl2O4 (V=24; Те=1699 К; Lmax/Lmin=4,18), MgSiO3–MgAl2O4–ZnAl2O4–Mg2Al2Si5O18 (V=63; Те=1660 К; Lmax/Lmin=2,29).
Розроблені склади кольорових зносостійких покриттів на основі системи ZnO-MgO-Al2O3-SiО2 з підвищеними показниками мікротвердості та стійкості до стирання за рахунок отримання шпінелідних сполук
Експериментально встановлено можливість низькотемпературного (950-1200 оС) синтезу заданих кристалічних фаз (шпінель, ганіт, форстерит, кордієрит), що підтверджено шляхом термодинамічних розрахунків реакцій фазоутворення в системі ZnO–MgO–Al2O3–SiO2.
Доведено вплив оксидів-модифікаторів ZnO, CoO, NiO, Fe2O3, Cr2O3 на процес фазоутворення в склокристалічній композиції. Наведені оксиди-модифікатори утворюють шпінелідні сполуки, які спроможні давати центри кристалізації та фарбувати покриття.
З використанням комплексу фізико-хімічних досліджень (РФА, петрографія) досліджено особливості процесів фазоутворення на всіх етапах синтезу склокристалічних матеріалів, та встановлено наявність у термооброблених (1050оС) матеріалах таких фаз, як: ганіт, кордієрит, форстерит, шпінель та шпінельні тверді розчини, які виконують функцію хромофорних центрів та спроможні фарбувати склокристалічні покриття по кераміці.
Встановлено механізм фарбування склокристалічних матеріалів, що протікає відповідно ізоморфному типу. В процесі формування покриття в градку шпінелі (АВ2О4) можуть вбудовуватися оксиди як на позиції А (ZnO, CoO, NiO), так і на позиції В (Fe2O3, Cr2O3). Петрографічними дослідженнями показано, що в зразках склокристалічних матеріалів формується композиційна структура, утворена криптокристалічною фазою, армованою кристалами кубічної сингонії розміром до 10 мкм.
Показано, що наявність композиційної структури забезпечує високу стійкість кольорових склокристалічних покриттів до впливу алюмосилікатного розплаву та високі експлуатаційні властивості кераміки: термостійкість (175-250 оС); зносостійкості (0,02-0,025 г/см2); блиск (40-70%); колірні показники: білі кольори - домінуюча довжина хвилі 476 нм; зелені кольори - домінуюча довжина хвилі 502 нм; блакитні кольори - домінуюча довжина хвилі 484 нм; коричневі кольори - домінуюча довжина хвилі 595 нм.
Виконані розрахунки та дослідження дозволили розробити склади мас та енерго- та ресурсозберігаючу технологію одержання кольорових безпігментних (що не містять спеціальних пігментів) зносостійких покриттів по кераміці в умовах низькотемпературного (до 10500С) випалу. В умовах ЗАТ «Харківський плитковий завод» проведені випробування розроблених кольорових зносостійких склокристалічних покриттів оптимального складу, як покриття для лицювальних плиток та плиток для підлоги. Промислові випробування підтвердили можливість отримання якісних покриттів, що мають комплекс високих показників експлуатаційних і декоративних властивостей.
Результати дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес у рамках курсів: «Основи технології ТНСМ», «Виробництво будівельної кераміки, барвників та пігментів», «Хімічна технологія тонкої ккераміки».
Публікації автора:
Лисачук Г.В., Питак О.Я., Радкевич Л.Н., Набоков А.П., Василенко П.С., Ромашко Ю.В. Малокомпонентные покрытия для скоростного низкотемпературного обжига. // Вестник Харьковского государственного политехнического университета - Харьков: ХГПУ, 2000. - Вып.105. – С. 35-38.
Здобувачем запропоновано нові склади малокомпонентних полив для низькотемпературного випалу та досліджено їх властивості.
Лисачук Г.В., Питак О.Я., Кривобок Р.В. Использование Zn–содержащего отхода Горловского комбината «Стирол» при производстве облицовочных плиток. // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут” - Харків: НТУ “ХПІ”, 2003. - № 17.- С. 14-18.
Здобувачем обґрунтовано оптимальні склади синтезу Zn–вміщуючих полив для виробництва лицювальних плиток.
Лисачук Г.В., Питак Я.Н., Питак О.Я. О строении системы CaO-Al2O3-SiO2-B2O3. // Збірник наукових праць ВАТ “УкрНДІВогнетривів імені А.С.Бережного” ”. – Харків: Каравелла, 2003. – С. 139-145.
Здобувачем вивчено будову системи CaO-Al2O3-SiO2-B2O3, надано геометро-топологічну характеристику фаз.
Питак Я.Н., Лисачук Г.В., Питак О.Я. Термодинамический анализ реакций и модель диаграммы плавкости системы ZnO – Al2O3 – MgO // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут” - Харків: НТУ “ХПІ”, 2004. - № 32.- С. 42-46.
Здобувачем доведено ймовірність протікання реакцій в системі ZnO – Al2O3 – MgO та надано характеристики евтектик.
Лисачук Г.В., Питак О.Я., Кривобок Р.В. Технологические аспекты разработки нефриттованных покрытий с использованием техногенного сырья. // Вестник науки и техники/ НТУ «ХПИ», - Харьков: ООО «ХДНТ», 2005. – №1 (20). - С. 56-64
Здобувачем запропоновано склади покриттів для керамічних виробів з застосуванням техногенної сировини.
Лисачук Г.В., Питак О.Я., Трусова Ю.Д., Лисачук Л.Н. Прогнозирование фазового состава цветных износостойких покритий, содержащих оксиды поливалентных металлов. // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ “ХПІ”, 2005. - № 51.- С. 179-183.
Здобувачем досліджено вплив шпінелідних з’єднань та запропоновано склади полив по кераміці з використанням відходів виробництва каталізаторів.
Здобувачем проведено патентний пошук щодо досягнень в виробництві знепрозорених полив.
Лисачук Г.В., Питак О.Я., Вепро И.И.., Мартинова Н.Н., Зархин С.С. Использование Ni-содержащих отходов горловского комбината «Стирол» в производстве окрашенных глазурей. // Тези доп. 4 Всеукраїнської науково-методичної конференції «Екологія та інженерія. Стан, наслідки, шляхи створення екологічно чистих технологій». - Дніпродзержинськ, ДДТУ, 2002., С.76-78.
Здобувачем досліджено можливість синтезу кольорових полив з використанням нікель-вміщуючих відходів горлівського комбінату “Стірол”.
Кривобок Р.В., Питак О.Я., Лисачук Г.В. Использование Co-Mg отходов для окрашивания глазури. // Тез. докл. Международного студенческого форума «Образование наука производтво». - Белгород, БелГТАСМ, 2002. – Ч.2. С.57
Здобувачем досліджено вплив сумісного використання відходів на властивості покриттів.
Питак О.Я., Лисачук Г.В., Вепро И.И. Об использовании отходов производства катализаторов для глушення глазури. // Тези доп. Всеукраїнської науково-технічної конференції студентів і аспірантів «Хімія і хімічна технологія – 2002. - Дніпропетровськ, УДХТУ. 2002. С.30
Здобувачем з застосуванням сучасних методів досліджень встановлено можливість використання відходів виробництва каталізаторів для отримання заглушених полив.
Лисачук Г.В., Питак О.Я. Полифункциональные покрытия по керамике с использованием ZnO–содержащих отходов в качестве глушителя. // Тез. докл. Международной научно-технической конференции «Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности». - Харьков: Каравелла, 2002. С.47-48
Здобувачем встановлено вплив Zn-вміщуючих відходів на заглушеність отриманих склокристалічних полив.
Мартынова Н.Н., Питак О.Я. Кольорові поливи на основі відходів виробництва каталізаторів. // Тези доп. 4-Всеукраїнської наукової конференції студентів та аспірантів «Сучасні проблеми хімії». - Київ, Нац. ун-т ім. Т.Г. Шевченко, 2003. С.60-61
Здобувачем розроблено та досліджено склади кольорових полив з використанням відходів виробництва каталізаторів.
Питак Я.Н., Король О.В., Питак О.Я. Об использовании никельсодержащих отходов при производстве цветных глазурей. // Тези доп. ХІІ міжнародної науково-практичної конференції “Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я”. – Харкiв,: ХГПУ, 2004. С. 466
Здобувачем запропоновано застосування відходів при виробництві кольорових полив.
Лисачук Г.В., Питак О.Я., Питак Я.Н. О строении системы ZnO – Al2O3 – MgO. // Тез.докл Международная научно-техническая конференция “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности». - Харьков:Каравелла, 2004. С.60-61
Здобувачем здійснено термодинамічний аналіз реакцій та встановлено співіснуючі фази в системі ZnO – Al2O3 – MgO.
Питак О.Я., Курочка С.В., Гринева Н.А. Об использовании отходов производства катализаторов для окрашивания глазурей. // Тези доп. 5-Всеукраїнської конференції студентів та аспірантів «Сучасні проблеми хімії». - Київ, Нац. ун-т ім.. Т.Г. Шевченко. 2004. С.39
Здобувачем обґрунтовано можливість використання відходів виробництва каталізаторів для отримання кольорових склокристалічних матеріалів.
Питак О.Я., Лисачук Г.В., Питак Я.Н. О строении четырехкомпонентной системы ZnO-MgO–Al2O3–SiO2 // Тез докл. Международной научно-технической конференции «Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности».- Харьков: Каравелла. - 2005. С.50-51
Здобувачем досліджено будову системи ZnO – MgO - Al2O3 – SiO2, визначено елементарні тетраедри які можливо використовувати при виробництві зносостійких кольорових полив по кераміці.
Питак О.Я., Левченко Ю.Н., Тригуб Е.В., Питак В.Я. Полуфриттованные глазури с использованием отходов различных производств. // Тези доп. 2-Міжнародної конференції студентів та аспірантів «Хімія і сучасні технології». - Дніпропетровськ, УДХТУ, 2005. С.213
Здобувачем розроблені склади покриттів по кераміці з використанням різноманітних відходів. Досліджено їх властивості.
Питак Я.Н., Лисачук Г.В., Питак О.Я. Термодинамическая оценка возможности протекания твердовазовых реакций в системе ZnO-MgO-Al2O3-SiO2 // Тез. докл. Международной научно-технической конференции “Технология и применение огнеупоров и технической керамики в промышленности». - Харьков: Каравелла, 2006. С.25-26
Здобувачем здійснено термодинамічний аналіз реакцій в чотирикомпонентній системі ZnO-MgO- Al2O3-SiO2
Пітак О.Я., Подчасова К. В., Кашук О.А. Кольорові склокристалічні покриття. // Тези доп. 1-Всеукраїнської конференції студентів, аспірантів та молодих вчених з хімії та хімічної технології. - Київ, НТУУ «КПІ». 2006. С.159
Здобувачем проведено фізико-хімічні дослідження, синтезовано фази, які підвищують зносостійкість та забарвлюють покриття.
