CC BY
43
В [5] рассчитаны значения парциальных давлений для диапазона температур 180-400 °С, а также их зависимость от температуры. Показано, что все три реакции, протекающие в газовой фазе, практически равновероятны в данном диапазоне температур. Так как отрицательное значение свободной энергии Гиб-бса велико (от -952,28 до -1000 ккал/моль), а следовательно, очень велика константа химического равно -весия всех трех реакций, но эти реакции практически необратимы. Выше температуры 400 °С константа равновесия стремится к 1, а свободная энергия Гиббса к 0, что указывает на то, что реакции при повышенных температурах будут идти в обратном направлении. При анализе зависимостей АО^^Т) и ^(Кр)=^Т рис.2 и 3 можно выделить первую реакцию, которая протекает с наибольшей скоростью, чем две остальные. Поэтому в данном диапазоне температур термодинамически наиболее вероятной является реакция:
4ТаС15+20Ш+502<^2Та205+20ШС1.
Из результатов [6-8] следует, что равновесные давления исходных компонентов при всех температурах данного диапазона весьма малы, что говорит о практической необратимости этих трех реакций, по этой же причине, изменения парциальных давлений исходных веществ не влечет за собой существенных изменений парциальных давлений продуктов реакции, и они остаются практически неизменными.
Таким образом, предлагаемая технология получения тонких пленок окиси тантала для интегральных схем их пентахлорида из газовой фазы позволяет провести процесс при сравнительно низких температурах (180-400 °С), что обеспечивает сохранность металлизации и неизменность свойств.
Литература
1. Курносое А.И. Материалы для полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. М., 1980. С. 309-313.
2. Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров. М., 1987. С.435-436.
3. Киреее В.А. Курс физической химии. М., 1975.
4. Карапетьянц М.Х., Карапетьянц М.Л. Основные термодинамические константы неорганических и органических веществ. М., 1975.
5. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. М., 1975.
6. Мустафаее ГА, Тешее Р.Ш., Саркарое Т.Э., Мустафаее А.Г. Низкотемпературное осаждение тонких диэлектрических пленок А12О3. // Тр. Сев.-Кавк. гос. технол. ун-та, Владикавказ, 2001.
7. Саркарое Т.Э., Султанмагомедое С.Н. Изучение зарядовых свойств, границ и разделов // Тез. докл. респ. науч.-практ. конф. Махачкала, 2001. С. 87.
8. А.с. № 95113257, кл. С23С18/12 (РФ). Способ получения тонких диэлектрических пленок оксида алюминия.
Дагестанский государственный технический университет, г Махачкала
20 сентября 2005 г.
УДК 666.266.6:678.069
СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕКОРАТИВНОЙ МОЗАИЧНОЙ СТЕКЛОПЛИТКИ
© 2006 г. А.Г. Яшкунов, Е.А. Лазарева, А.П. Зубехин
В условиях рыночной экономики исключительно актуальным является выпуск конкурентоспособной продукции, отвечающей высоким техническим требованиям и современного дизайна. Это важно при производстве как утилитарных, так и особенно декоративно-художественных стеклоизделий.
В частности, очень высокие требования к качеству и цвету стекла и художественному мастерству предъявляются при создании мозаичных изделий, композиций архитектурно-строительного назначения.
На кафедре технологии керамики, стекла и вяжущих веществ (ТКСиВВ) Южно-Российского государственного технического университета (НПИ) проведены исследования по получению декоративно-художественной мозаичной стеклоплитки из стеклобоя Новоалександровского и Красногвардейского стеклотарных
заводов ОАО «ЮгРосПродукт» Ставропольского края, а также техногенного и природного сырья.
В качестве основного кремнезёмистого компонента сырьевой смеси в работе использованы местные кварцевые пески Благодарненского и Спасского месторождений, химические составы которых приведены в табл. 1 [1].
Как видно из табл. 1, по содержанию окрашивающих примесей Бе203 данные пески без дополнительной обработки (обогащения) не пригодны для выпуска высококачественной бесцветной стеклотары, являющейся основным видом продукции указанных заводов.
Однако, как установлено микроскопическими исследованиями, Ставропольские кварцевые пески имеют изрезанную и развитую поверхность зёрен кварца,
что предопределяет их повышенную реакционную способность (табл. 2).
Таблица 1
Составы и свойства кварцевых песков Ставропольского края
Состав песка Пески ОАО «Агропромэнерго» месторождений
Спасского Благодарненского
Б-100-1 Б-100-1
Химический состав, мас. %
SiO2 99,19 - 99,24 99,06 - 99,40
AI2O3 0,33 - 0,39 0,10 - 0,37
Fe2O3 0,10 - 0,11 0,04 - 0,11
CaO 0,14 0,14 - 0,22
MgO 0,05 - 0,10 0,03 - 0,12
П.п.п. 0,11 - 0,13 0,20 - 0,23
W, % 3,83 3,75
Гранулометрический состав, %
630 мкм до 10,96 3,0 - 7,0
450 мкм 2,5 - 8,0 7,0 - 12,0
315 мкм 4,5 - 10,0 8,0 - 26,0
250 мкм 13,0 - 20,0 13,0 - 30,0
125 мкм 42,0 - 68,0 24,0 - 55,0
< 125 мкм 9,0 - 13,0 5,0 - 11,0
Насыпной вес, г/см3
1,45 1,46 - 1,48
Таблица 2
Микроскопический анализ песков
Месторождение песка Форма кварцевых частиц, %
Угловатая Изрезанная Окатанная
Благодарненское 6 94 0
Спасское 2 98 0
Согласно ГОСТ 22551, по химическому и гранулометрическому составам пески Ставропольского месторождения относятся к марке Б-100-1 и рекомендованы к применению в производстве силикатглыбы, стекловолокна, оконного стекла, стеклотары из полубелого стекла [1].
При производстве бесцветной стеклотары, как известно, образуется определённое количество стеклобоя, ввод которого в повышенном количестве в стекольную шихту нежелателен и ограничивается соотношением в ней шихта : бой как (70 : 30) %. Это обусловливает накопление стеклобоя на предприятии и предопределяет высокую актуальность его применения для производства декоративных окрашенных стеклоизделий архитектурно-строительного и художественного назначения, для которых ограничения по содержанию Ре203 не столь высокие, как для бесцветной стеклотары.
К числу наиболее востребованных в современном строительстве декоративно-отделочных стеклоизде-лий относятся коврово-мозаичные стеклянные плитки и ковры из них (ГОСТ 17057-89) [2]. Стекломозаичная плитка - один из наиболее эффективных облицовочных материалов: она долговечна, обладает морозостойкостью и гигиеничностью, надёжно защищает фасады зданий от воздействия внешней среды и широко используется в интерьерах. Эффектная игра света и цвета стеклянной мозаики создаётся за счёт большого разнообразия оттенков и фактуры. Цвет, как правило, придают введением оксидов переходных металлов и редкоземельных элементов. Обычно производители стеклянной мозаики делят плитку разных цветов следующим образом: к первой категории относятся изделия светло-голубых и коричневых оттенков; ко второй - более насыщенные по цвету синие, зелёные и сиреневые; к третьей категории - жёлтые и красные, к четвёртой и пятой категории принадлежит дорогая стекломозаичная плитка, полученная с добавлением искусственного авантюрина, пластины серебра, золота и платины. Наибольшее применение получила декоративная стеклоплитка первой, второй и третьей категории.
В целом стеклоплитка является великолепным декоративным материалом с уникальными физико-техническими и эстетико-эксплуатационными свойствами, из которого можно изготовлять неповторимые строительно-архитектурные и художественные композиции [3].
В связи с этим нами была разработана ресурсосберегающая технология декоративной коврово-мозаичной стеклоплитки с использованием стеклобоя, природного и техногенного сырья, применяемых на стеклотарных заводах ОАО «ЮгРосПродукт» Ставропольского края.
С этой целью нами выбрана технологическая схема получения декоративной мозаичной стеклоплитки по стеклокерамической технологии (рис. 1).
Рис. 1. Технологическая схема получения декоративной стекломозаичной плитки по стеклокерамической технологии
Таблица 3
Красители ОАО «Воронежского керамического завода» и их характеристики
Шифр краски Состав Температурный интервал применения, °С Цвет в порошке
40 ВК-3 Zr/V/Si 700 - 1250 Светло-голубой
40 ВК-13 Sn/Si/Cr/Ca 700 - 1050 Малиновый
30 ВК-16 Zr/Si/Fe 700 - 1250 Розовый
40 ВК-23 Zr/V 700 - 1300 Жёлтый
40 ВК-24 Zr/Pr/Si 700 - 1250 Лимонно-жёлтый
30 ВК-28 Zr/Ti/Sb/Si/Pr 700 - 1100 Оранжево-жёлтый
30 ВК-29 Zr/Si/Cr/Ti/Sb/Pr 700 - 1100 Оливковый
30 ВК-41 Zn/Al/Co 700 - 1100 Синий
40 ВК-42 Zn/Al/Co 700 - 1100 Светло-синий
30 ВК-44 Zn/Al/Co/Cr/ 700 - 1250 Сине-голубой
40 ВК-51 Zn/Al/Co/Cr/ 700 - 1250 Сине-зелёный
40 ВК-52 Zn/Al/Co/Cr/ 700 - 1250 Морская волна
40 ВК-57 Ti/Zn/Ni/Sn 700 - 1000 Светло-зелёный
30 ВК-59 Zn/Co/Cr 700 - 1100 Хромово-зелёный
30 ВК-60 Si/Cr/Ca 700 - 1100 Зелёный
40 ВК-73 Cr/Fe 700 - 1150 Коричнево-чёрный
40 ВК-74 Co/Cr/Fe 700 - 1150 Чёрный
40 ВК-75 Co/Cr/Fe/Ni 700 - 1150 Чёрный
40 ВК-95 Zn/Cr/Fe 700 - 1150 Красно-коричневый
40 ВК-96 Fe/Zn 700 - 1000 Жёлто-коричневый
40 ВК-97 Zr/Zn/Cr/Fe 700 - 1200 Светло-коричневый
40 ВК-98 Zr/Zn/Al/Fe/Cr/Sb 700 - 1300 Бежево-палевый
40 ВК-99 Zr/Zn/Al/Fe/Cr/Sb 700 - 1300 Бежево-песочный
30 ВК-112 Co/Cr/Zr/Zn/Si/Ca 700 - 1250 Серо-чёрный
40 ВК-47 Co/Zn/Al/Ba/Na/K 700 - 1100 Синий
30 ВК-113 Cr/Zr/Zn/Fe 700 - 1250 Серо-чёрный
40 ВК-15 Sn/Si/Cr/Ca 700 - 1050 Светло-малиновый
Для получения цветных стекломозаичных плиток в данной работе в качестве красителей применяли керамические краски, производимые на ОАО «Воронежский керамический завод», характеристики которых приведены в табл. 3. Перед введением в сырьевую смесь
порошки красок подвергали сушке в интервале температур 100 - 120 °С, а также просеиванию через сито №0063 (10000 отв/см2).
Стеклобой и песок подвергали помолу до прохождения через сито № 025. Подготовленные стеклобой и кварцевый песок отвешивали в следующих соотношениях, % по массе: 95 : 5; 90 : 10; 85 : 15. Сверх 100 % массы сухой смеси вводили красители и парафин в количестве от 0 до 5 % с шагом варьирования 0,5 %, после чего смесь тщательно перемешивали при температуре 100 °С в течение 40 - 45 мин в электрообог-реваемой мешалке. Отформованные стеклоплитки подвергали длительному обжигу, максимальная температура которого определялась составом сырьевой смеси в интервале 800-950 °С.
Цвет полученных плиток оценивали с помощью колориметрического атласа [4]. Соответствие внешнего вида стеклоплиток эталонам проверяли визуально при дневном свете на расстоянии 1 м от наблюдателя.
Исследования физико-химических и механических свойств экспериментальных стеклоплиток разных цветов и оттенков, имеющих следующий состав сырьевой смеси, % по массе: стеклобой - 95, песок - 5, красители до 5 %, - позволили установить, что её свойства соответствуют требованиям ГОСТ 17057-89. Такие плитки обжигали в интервале температур 850 - 950 °С, время выдержки при максимальной температуре - 1 ч.
Таким образом, на основании вышеприведенных результатов исследований можно заключить, что стеклобой стеклотарных заводов ОАО «ЮгРосПродукт» и пески Ставропольских месторождений являются пригодными для производства высококачественной декоративной стекломозаичной плитки.
Литература
1. Использование Ставропольских песков в производстве флоат-стекла со специальными свойствами. / К.А. Абля-зов, Г.А. Полкан, И.Н. Горина и др./ Вестн. БГТУ. Материалы Междунар. научн.-практ. конф. «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии». Белгород, 2005. № 10. С. 6-10.
2. ГОСТ 17057-89 Плитки стеклянные облицовочные, ков-рово-мозаичные и ковры из них. Технические условия. М., 1989.
3. Лясин В.Ф., Саркисов П.Д. Новые облицовочные материалы на основе стекла. М., 1987.
4. Колориметрический атлас / Под ред. Е.Н. Юстовой. Л.,
1965.
Южно-Российский государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт) 13 октября 2005 г.
