Cementi per alte temperature e loro uso nella realizzazione di piccoli manufatti
Photo 
Di seguito descriverò la preparazione di alcuni  cementi  refrattari  a base di silicati adatti alla preparazione di manufatti resistenti  sino a 1350 ºC   e qualche esempio di tecniche usabili  per la  realizzazione degli stessi.


In commercio si trovano facilmente cementi  o mastici refrattari  confezionati in cartucce  pronte all’uso,  adatti  a chiudere giunture fra mattonelle refrattarie nei caminetti e nelle stufe , ed in grado di sopportare temperature sino a 1000 ºC .
Di seguito descriverò l'uso di questi mastici  nella realizzazione di una scodellina isolante in cemento refrattario realizzata su misura per un crogiolo in acciaio inox  il tutto inserito in una tazza di porcellana forata, F1
   
Ho usato per questo lavoro un mastice refrattario commerciale e dato che questo prodotto si presentava troppo liquido per l’uso che ne dovevo fare ho pensato di addensarlo usando un riempitivo, quarzo  in polvere  nelle seguenti proporzioni:
10gr mastice + 5 gr SiO2 in polvere accuratamente miscelati,  il prodotto va usato subito nel giro di 10 - 15 minuti,   poi inizia la solidificazione. Il manufatto va fatto asciugare per  24 ore a temperatura ambiente, in questa prima fase il cemento si indurisce,  viene quindi messo in forno a 120 – 130ºC per 2 ore  (Va benissimo il forno elettrico di casa) in questa seconda fase viene liberata tutta l’acqua contenuta in eccesso nella miscela ed il cemento raggiunge la sua definitiva durezza. Il prodotto finale è questo,  F1, questa scodellina è stata usata sino ad un massimo di 800ºC per lungo tempo dimostrando grande stabilità.
Qui  in F2 i prodotti impiegati
      F2 (alta definizione)
A  temperature oltre i 1000ºC questo mastice ha la tendenza a sbriciolarsi lentamente e quindi non è più valido.

Un   cemento  per temperature sino a 1350 ºC è quello usato dal russo Parkhomov  in campo LENR, lo potete trovare qui :
Sealing_pdf  Come riportato da Alan Goldwater.

La formula di Parkhomov è la seguente:  0,5g  ZnO + 1,5g di Al2O3 miscelate con 2,9ml di soluzione
di Na2SiO3 al 37,5% in acqua ed assume la consistenza  di una crema.  Il metasilicato di sodio reagisce con l’ossido di zinco e forma ZnSiO3  metasilicato di Zinco con temperatura di decomposizione 1437ºC. Il prodotto si indurisce completamente in 4 - 5 ore a temperatura ambiente,  poi deve essere riscaldato per 2 ore a 100 ºC,  per 1 ora a 400ºC e  quindi per  1 ora a 800ºC.

Ho introdotto alcune varianti a questo cemento e ne ho ricavato  altre 3 formule, tutte provate in applicazioni pratiche
In F3  i prodotti usati: ZnO, Na2SiO3, Al2O3 e ZrO2.
     F3 (alta definizione)
Ovviamente dato il loro uso non serve una grande purezza dei reagenti,  in particolare per l’ossido di Zinco si può usare il pigmento conosciuto come bianco di zinco che si può facilmente trovare nei negozi che vendono prodotti  per artisti, questo pigmento è una polvere molto fine di ZnO.
I cementi da me preparati si compongono di  una soluzione A)  che viene aggiunta mescolando, agli altri reagenti in polvere sino a raggiungere la  consistenza di una crema.

A)
     Soluzione di Na2SiO3. Preparata sciogliendo in 4ml di H2O distillata riscaldata a 50-60ºC, 1,6g di Na2SiO3, la dissoluzione avviene con l’ausilio di un agitatore magnetico, F4 e richiede un certo tempo.
Affinchè la reazione successiva avvenga correttamente è indispensabile che il metasilicato di sodio sia completamente sciolto, (soluzione trasparente)
   

Cemento N1                                                                                                                                                          
Miscelare in un mortaio 1 g di Al2O3 + 1 g di ZnO  a questo  aggiungere la sol. A) sino alla consistenza desiderata ( di solito una crema).  Questo cemento è più adatto per manufatti  voluminosi,

Cemento N2                                                                                                                                                            
Mettere in un mortaio 2 g di ZnO e aggiungere la sol A) mescolando accuratamente sino alla consistenza desiderata.                          
Questo  cemento è più adatto per manufatti che richiedono un sottile strato di cemento.

Cemento N3                                                                                                                                                      
Miscelare in un mortaio 1 g di ZrO2 + 1g di ZnO a questo aggiungere miscelando la sol A)  sino alla consistenza desiderata.                 
Questo cemento è molto simile al Cemento 1 e dato il costo più elevato dell’ossido di zirconio e senz’altro  meno conveniente.

I manufatti vanno lasciati indurire a temperatura ambiente per  4 ore e quindi portati a 120 – 150 ºC per 2 ore per eliminare l’H2O in eccesso nel cemento ed a seconda dell’ impiego a 400ºC per 1 ora.
In F5 il cemento pronto per l’uso, deve essere impiegato nel tempo di 10 – 15 min. poi inizia l’indurimento.
   
In F6 un esempio pratico d’impiego di questi cementi:
   
Sulla destra una termocoppia tipo K (filo verde) del costo di 2 € ed usabile come sensore per temperature sino ad un massimo di 150ºC a sinistra la stessa termocoppia  è stata trasformata dopo lo spellamento di parte della guaina verde e l’uso del cemento N.2 in un sensore in grado di raggiungere i 1250 ºC e del costo commerciale 20 volte superiore.

Un altro impiego pratico del  cemento N.1 è nella realizzazione di anelli distanziatori preparati su misura che devono essere elettricamente isolanti ed in grado di reggere temperature molto elevate. In questo caso ho caso ho usato stampi al silicone e dei modelli di  anelli realizzati in PVC.
Per la preparazione di stampi esistono gomme siliconiche  per calchi della consistenza della plastilina che un volta attivate con il loro catalizzatore,  si possono usare per ricavare calchi, dopo la loro polimerizzazione assumono la consistenza di una gomma semirigida ed anti aderente in cui è facile eseguire delle colate.
Io non ho usato queste gomme ma semplicemente una cartuccia di silicone acetico e talco, F7, anche se la preparazione è  un po’ più difficoltosa il risultato è lo stesso  ed il costo molto più basso.
   
Per la preparazione dell’ impasto di talco e silicone rimando a: “Come creare un calco in silicone
Non saprei descrivere la procedura  in modo migliore,  ho solo usato talco al posto della farina.
In F 8a 8b e 8c le fasi di preparazione dello stampo in silicone
           
In F8a il modello dell’anello viene pressato nella massa siliconica appena preparata ed il tutto lasciato a riposo per 4 - 5 ore sino a completo indurimento, viene quindi estratto lo stampo F8b, F8c.
in F9 lo stampo viene riempito con un adeguata quantità di cemento del tipo N.1
   
Quindi lo stampo viene lasciato per  4 ore a riposo sino ad indurimento,  lo stampo siliconico con l’anello di cemento al suo interno viene poi  posto in forno a 120-130 ºC per 2 ore per eliminare  l’H20 in eccesso nel cemento, quindi  lasciato raffreddare,  l’anello viene poi rimosso dallo stampo e rimesso in forno a 400ºC per 1 ora.
 Il risultato finale si vede  In F10 , i 2 anelli indicati dalle frecce rosse, sono stati realizzati con questa tecnica e  sono stati collaudati con successo sino a  1250ºC (limite di misura della termocoppia K).
   
Cita messaggio
[-] I seguenti utenti ringraziano Claudio per questo post:
Beefcotto87, ClaudioG., luigi_67, fosgene, LuiCap, zodd01, Mario, thenicktm, TrevizeGolanCz, quimico, Randal, NaClO
Molto interessante l'argomento, un grazie lo merita senz'altro.
Volevo solo chiederti, se possibile, di mettere per le prossime volte delle foto un po' più grandi dalle quali si possa vedere meglio il loro contenuto.
Un saluto
Luigi
Cita messaggio
Un lavorone complimenti ! Spunta fuori proprio ora che mi serve costruire una fornace per sciogliere l'oro preso dai circuiti elettronici.
Grazie
" Trasformare rifiuti in risorse "
Cita messaggio
(2015-09-21, 12:27)zodd01 Ha scritto: Un lavorone complimenti ! Spunta fuori proprio ora che mi serve costruire una fornace per sciogliere l'oro preso dai circuiti elettronici.
Grazie

Quanto oro grezzo hai ottenuto? E da quanti circuiti?  :-)
Nulla si CREA, nulla si DISTRUGGE -Democrito & Lavoisier-
Cita messaggio
(2015-09-21, 07:15)luigi_67 Ha scritto: Molto interessante l'argomento, un grazie lo merita senz'altro.
Volevo solo chiederti, se possibile, di mettere per le prossime volte delle foto un po' più grandi dalle quali si possa vedere meglio il loro contenuto.
Un saluto
Luigi

In effetti nelle foto dei reagenti le etichette non sono leggibili, il fatto è che caricando le immagini  come allegati sono state ridimensionate al limite massimo concesso, che in questo caso non era  sufficiente.
Ora se è bene che le immagini siano caricate come allegati onde evitare buchi vuoti futuri come detto da Myttex, in certi casi è ancora utile ricorrere a gestori d'immagini esterni, penso di aver risolto il problema semplicemente lasciando l'allegato ed inserendo subito dopo il Link alla stessa immagine ad alta definizione in TinyPic.
Saluti Claudio
Cita messaggio




Utenti che stanno guardando questa discussione: 1 Ospite(i)