химический каталог




Эмаль и эмалирование

Автор А.Петцольд, Г.Пёшманн

стекле и эмали от их структуры

3.4.1. Зависимость теплопереиоса от структуры

В стеклах и эмалях, как и во всех других неорганических неметаллических веществах, теплоперенос осуществляется в зависимости от температуры путем теплопроводности и (или) излучения. Перенос теплопроводностью происходит в результате не44 гармонических колебаний решетки под действием квантованных волн решетки (фононов). В стекловидных материалах (в противоположность кристаллическим телам) вследствие исключительно ближнего порядка в неупорядоченной структуре стекла свободные длины пробега фононов почти не зависят от температуры, а порядок их соответствует основным межатомным состояниям. Это означает низкую теплопроводность и слабо положительный температурный коэффициент.

С точки зрения химии следует ожидать, что теплопроводность будет тем лучше, чем выше прочность связей. Поэтому внедрение щелочных металлов снижает теплопроводность (оксид калия сильнее, чем оксид натрия); таким же образом влияет замена СаО на ВаО. С повышением общей атомной массы теплопроводность снижается.

3.4.2. Взаимосвязь между структурой и диффузией

200 —Г"

да-'

Диффузия как движение и перенос частиц в твердом и расплавленном состояниях описывается двумя законами Фика и представляет собой термически активируемый процесс, подчиняющийся общему уравнению Аррениуса. Коэффициент диффузии D, определяющий ход процесса, зависит от разных атомистических и- структурных параметров, а также от температуры.

В эмалях наблюдается перемещение как собственных компонентов (самодиффузия), так и посторонних компонентов (диффузия инородных веществ). Первый случай наблюдается, например, при осаждении кобальта, при росте кристаллов, при электропроводности, при химическом выщелачивании и при испарении, а второй — при начале и развитии растворения кварца и глины и при поглощении оксидов железа эмалевым расплавом. Диффузия осуществляется через дефекты решетки и прочие дефекты структуры, через пустоты в структуре и «дырки», размер которых по порядку близок к размерам атомов.

Диффузия протекает в стекловидных фазах на основе рыхлой, более открытой и крупнопористой структуры значительно легче, чем в кристаллических телах с плотной упаковкой. В области трансформации и выше нее диффузия еще более усили45 вается благодаря начинающейся подвижности стеклянного

каркаса; наконец, в расплаве диффузия идет намного быстрее,

чем в твердом стекле. Между коэффициентом диффузии и вязкостью согласно Стоксу и Эйнштейну существует зависимость:

D = kTI(6NR\r), (3.2)

где Г — радиус диффундирующей частицы.

Уровень коэффициента диффузии определяется силой связи ионов, их размерами, объемом пустот и размером диффузионных «каналов». На рис. 3.9 представлена зависимость коэффициентов диффузии Na+ и Саг+ в щелочноизвестковом силикатном стекле. Существенно сказывается влияние связи вследствие разных зарядов (?>caNa) и очевидное затруднение диффузии иона натрия под влиянием иона кальция. При одинаковых зарядах большие ионы диффундируют медленнее маленьких (например, DK3.4.3. Взаимосвязь между структурой и токопереиосом

Электропроводность материала основана на перемещении носителей зарядов (электронов, ионов или дефектных мест); при определенных условиях в передаче тока участвуют оба вида носителей зарядов, т. е. электроны и ионы. Стекла и эмали при комнатной температуре являются типичными изоляторами; согласно модели энергетических уровней (см., например, Пет-цольд, 1986), валентные уровни полностьк) заполнены, а уровни проводимости пусты; между ними располагается «запретная» зона шириной не менее 2,5 эВ. Если при повышении температуры частицы стекла становятся подвижными и более склонными к диффузии, то в электрическом поле появляются процессы электропроводности, основанные на ионной проводимости. Такая передача тока проходит тем лучше, чем выше коэффициент самодиффузии носителей зарядов. Это выражается формулой Нериста—Эйнштейна

x = Dz2eW/(ftT), (3.3)

где z — заряд; N — число диффундирующих частиц (согласно Дитцелю, 1981, в ату формулу необходимо еще ввести множитель ~0,5).

Зависимость ионной электропроводности от температуры по формуле Раша-—Хинриксеиа имеет вид

х = Лехр[—B!{kT)]. (3.4)

Согласно этой формуле, электропроводность возрастает с повышением температуры по экспоненциальному закону, а сопротивление соответственно падает; при температуре Ts наблюдается перелом в кривой lgx (или lgp)—1/7- как следствие начинающейся структурной подвижности области трансформации (рис. 3.10).

46

Перенос зарядов зависит от прочности связей, размера и количества катионов, способных к миграции (анионы вследствие их низких коэффициентов диффузии не принимаются в расчет). Наилучшие условия дают ионы натрия (низкая прочность связи, средний размер ионов); поэтому в основном они отвечают за электропроводность обычных стекол и эмалей. Электропроводность под действием ионов лития и калия уменьшается, так как литий слишком прочно связан, а ион калия слишком

страница 14
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221

Скачать книгу "Эмаль и эмалирование" (6.29Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
прокат аудио аппаратуры в москве
Рекомендуем фирму Ренесанс - деревянная лестница заказать - качественно и быстро!
кресло 898
Компьютерная техника в КНС Нева - SuperMicro MBD-X10DRI-O - офис: Санкт Петербург, ул. Рузовская, д.11, - есть стоянка для клиентов.

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(10.12.2016)