Создание клеев на основе неорганических соединений сопряжено со значительными трудностями, связанными главным образом с их хрупкостью и в ряде случаев со сложностью технологических приемов процесса склеивания. Вместе с тем использование таких клеев исключительно перспективно при создании клеевых соединений с высокой теплостойкостью. Широко известные неорганические клеи и цементы на основе силикатов натрия рекомендуются для склеивания самых разнообразных материалов, в частности для приклеивания алюминиевой фольги к бумаге, для соединения стекла, бумаги, картона и т. д. [353].


Применяются силикатные конторские клеи, представляющие собой вязкие жидкости, быстро (6—12 мин при 20 °С) отверждаю-щиеся при комнатной температуре. Для склеивания бумаги, картона, древесины, стекла и керамики используется клей, представляющий собой водный раствор силикатной глыбы с диспергированным в нем аэросилом и кремнийорганической жидкостью. Существует также большое число различных неорганических цементов (магнезиальные, железные, серные, глетглицериновые и т. д.), которые хорошо изучены и давно применяются в промышленности.


Клеевыми композицияими, обладающими очень высокой термостабильностью при температурах ниже температуры их плавления, являются керамические клеи — фритты [355]. Эти клеи получают на основе высокоплавких окислов MgO, А1203, БЮг с температурой плавления 2800, 2015 и 1783°С соответственно и окислов щелочных металлов с температурой плавления 350—-400 °С. В зависимости от количественного соотношения высокоплавких и низкоплавких окислов можно получить композиции с температурой плавления 500—1100°С. Клеевые композиции представляют собой тонкие суспензии измельченных неорганических компонентов в воде, которые наносят на склеиваемые поверхности и выдерживают на воздухе для удаления воды. Склеивание производят при сравнительно небольшом давлении и температуре, превышающей температуру плавления композиции на 20—50 °С. Продолжительность склеивания 15—20 мин. Прочность клеевых соединений находится в пределах 70—100 кгс/см2 в интервале температур 20—500 °С.


Опубликованы работы, в которых сообщается о создании неорганических клеев-цементов, пригодных для соединения металлов и других материалов в различных силовых конструкциях, работающих в условиях очень высоких температур. Описаны неорганические клеи для соединения стали [356—358]. Такие клеи предлагается использовать в конструкциях летательных аппаратов (в том числе в сотовых конструкциях), работающих при температурах до 537 °С. Известен, например, клей-цемент, который представляет собой водную суспензию, состоящую из полевого шпата, буры, кальцинированной соды, селитры, углекислого бария и других компонентов. Для изготовления суспензии используют 2%-ный коллоидный раствор двуокиси кремния. Процесс склеивания заключается в нанесении суспензии на металл, сушке на воздухе и термической обработке соединенных поверхностей при 954 °С в продолжение 20 мин под давлением 3,5 кгс/см2. Введение в подобные системы окиси хрома положительно влияет на прочность клеевых соединений; предложено также армировать клеевой шов металлической сеткой. Прочность при сдвиге армированного клеевого соединения стали на клее-цементе составляет 123—134 кгс/см2 при температуре испытания 426—482 °С.


Неорганический клей для склеивания металлов предложено получать сплавлением смеси двуокиси кремния (95 вес. ч.), натриевой селитры (9 вес. ч.), борной кислоты (65 вес. ч.) и окиси железа (1 вес. ч.) при 1320 °С; сплав быстро охлаждают, сушат, измельчают и после добавления окислов металлов или других наполнителей смешивают в шаровой мельнице с равным по массе количеством воды. Готовую композицию наносят с помощью пульверизатора или окунанием [359]. Для увеличения прочности клеевых соединений металл предварительно подвергают травлению или нагреванию до 177 °С. Склеивание проводят при 540—1090 °С и давлении 0,15—1,0 кгс/см2. Продолжительность выдержки под давлением — от нескольких минут до 1 ч в зависимости от состава клея, требуемой толщины клеевого соединения и других факторов. Охлаждение клеевого соединения должно производиться постепенно в строго контролируемых условиях. Для снижения температуры склеивания в композиции вводят окислы свинца и бария или используют низкоплавкие эмалевые фритты.


Для склеивания металлов предложено использовать свинцово-силикатные стекла, содержащие различные количества окислов натрия и титана [359].


Описаны керамические клеи для склеивания тонких полос кор-розионностойкой стали [360]. После обжига клеевые соединения имеют высокую прочность при сдвиге, стойки к ударным нагрузкам и к действию влаги при температурах до 535 °С. Клей содержит 90—110 вес. ч. порошковой фритты, 1—3 вес. ч. суспензированного агента и 30—60 вес. ч. воды. Фритта может содержать (в вес. ч.): 37—43 Si02; 50—60 В203; 3—7 Na20 и в качестве суспендированного агента коллоидальную двуокись кремния.


После нанесения клея на склеиваемые детали производится обжиг при 760—955 °С. Для повышения прочности при сдвиге при высоких температурах применяют усиливающие сетки из корро-зионностойкой стали и обжиг производят при небольшом давлении (3,5 кгс/см2). Наиболее высокая прочность при температурах до 535 °С достигается при применении сетки с ячейками размером 28 меш из проволоки диаметром 0,1 мм.

Клей, состоящий из 100 вес. ч. фритты, 2 вес. ч. коллоидальной окиси кремния и 50 вес. ч. воды, применяется для соединения нержавеющей стали с использованием в соединении сетки с размером ячеек 23 меш.


При обжиге при 954 °С в течение 20 мин применяется давление 3,5 кгс/см2. Окончательное упрочнение соединения достигается нагреванием в течение 1 ч при 510 °С с последующим охлаждением на воздухе. При толщине клеевого слоя 0,15—0,17 мм разрушающее напряжение при сдвиге при комнатной температуре составляет 92 кгс/см2, при 315 °С — 87 кгс/см2, при 426 °С — 120 кгс/см2, при 482 °С—123 кгс/см2 и при 537 °С — 68 кгс/см2. После выдержки образцов под нагрузкой 49—56 кгс/см2 в течение 1000 ч прочность при сдвиге при 426 °С составляет 103—139 кгс/см2.


Получен керамический клей марки Керамабонд 503 на основе окиси алюминия [361]. Это однокомпонентная композиция» отверждающаяся при 120 °С. Клей обладает хорошими диэлектрическими свойствами, стоек к окислителям, верхний предел рабочих температур 1430 °С. Клеем можно склеивать графитовые детали на воздухе без окисления графита, можно соединять металлические вставки с деталями из графита, кроме того, он может быть использован в качестве покрытия.


Получен клеящий материал Д-65, содержащий фосфаты и негорючие соединения бора, диспергированные в полиуретане. Материал может вспениваться при высоких температурах [362], образуя керамикоподобную массу, выдерживающую действие температуры до 12630 °С.


При введении в неорганические клеевые композиции небольших (до 5%) количеств порошкообразных металлов (алюминий, медь, кремний и никель) и карбонила железа увеличивается прочность клеевых соединений при повышенных температурах.


Представляют интерес клеящие материалы, состоящие из металлов и окислов металлов, способных к экзотермической реакции при сплавлении. Примером является композиция, состоящая из 45% стекловидной смеси и 55% меди.


Клеевые соединения на основе таких композиций превосходят по прочности существующие клеи и приближаются по свойствам к паяным соединениям.


Описаны керамические клеи, прочно склеивающие при 205— 538 °С авиационные панели сотовой конструкции из нержавеющей стали [363]. Клеи наносят в виде водных суспензий, содержащих 60—70 вес. ч. фритты стекловидной эмали, 1—2 вес. ч. коллоидальной окиси кремния, 5—20 вес. ч. порошкообразных алюминия, меди, железа, никеля или кремния и 25—32 вес. ч. воды. После высыхания клеи обжигают при 538—1093 °С.


Термический коэффициент линейного расширения клеев должен быть близок к коэффициенту расширения нержавеющих сталей.


При применении фритты I прочность клеевого соединения при сдвиге при комнатной температуре или при 315 °С составляет примерно 84 кгс/см2, независимо от содержания металла. При содержании 5—20% порошка железа прочность при комнатной температуре составляет 161—217 кгс/см2, при 538°С—-менее 42 кгс/см2. Если же в состав фритты не вводилось железо, разрушающее напряжение при сдвиге было равно 70 кгс/см2. При применении фритты II без порошка железа разрушающее напряжение при сдвиге составляло приблизительно 91 кгс/см2 при комнатной температуре, 105 кгс/см2 при 315 °С, 140—189 кгс/см2 при 427 °С, а с применением железа — 63—112 кгс/см2 при 538 °С.


Описан керамический клей для склеивания металлических деталей самолетов и ракет [364]. Клей имеет следующий состав: 38% Si02, 5% Na20 и 57% В203. При нанесении клея или его водной суспензии на металлические поверхности в окисляющей атмосфере с применением тепла для 'расплавления клея при затвердевании образуется прочное соединение. Клей плавится на металле при температуре около 955 °С. Рекомендуется в производстве панелей, состоящих из двух разнородных металлов.


Разработаны три стеклянных клея-цемента марки Пирокерам Бранд-цемент под номерами 45, 89 и 95. Эти клеи-цементы состоят из тонкого стеклянного порошка, диспергированного в связующем с низкой вязкостью, и содержат большое количество окиси свинца. Клеи наносят кистью, погружением или поливом, а затем подвергают обработанную поверхность обжигу. Рабочая температура клея-цемента 45 составляет 700 °С. Он склеивает стеатит, вольфрам, молибден и стекло. Максимальная рабочая температура клея-цемента 89 равна 425 °С. Он склеивает стеатит, керметы на основе окиси алюминия, платину, ванадий, никелевый сплав и стекло. Клей-цемент 95 имеет такую же рабочую температуру, склеивает стеатит, щелочные стекла, хромистую нержавеющую сталь, никелевый сплав, торий и бериллий.


Применять клеи-цементы в условиях продолжительного воздействия азотной кислоты, едкого натра и кипящей воды не рекомендуется [365].


Фирмой «Melpar» (США) разработан керамический клей марки Метлбонд СА-100, отверждающийся при 120 °С. Клей имеет высокую механическую прочность и хорошие электрические свойства. Он предназначен для склеивания тугоплавких материалов, например керамических. Клей можно эксплуатировать [366] при температурах до 1430 °С.


Получен высокотеплостойкий керамический клей марки Астро-керам на основе окислов или силикатов элементов IV группы [367]. При комнатной температуре этот клей не растворяется в соляной, серной, азотной и фосфорной кислотах, растворяется только в плавиковой и кипящей серной кислотах. Теплостойкость клея настолько высока, что при расплавлении склеенного им алюминия он остается неповрежденным.


Для крепления уплотнительных полос из серебра в статорах компрессоров турбовинтовых двигателей разработан клей, который представляет собой неорганическую пасту с добавкой тонко измельченного алюминиевого порошка. Клеевую пасту закладывают в пазы статора двигателя и в них вставляют серебряные полосы. При этом часть клея выдавливается, образуя фланец. После сушки на воздухе и нагревания при 300 °С клей застывает и прочно удерживает серебряные полосы. Клей не подвержен воздействию авиационных топлив и масел. Его долговечность 6000 ч [368].


Для соединения деталей из теплостойких материалов, в том числе высокоплавких металлов, предложен клей на основе боро-силикатного стекла [369].


Описаны физико-химические свойства и области применения в приборостроении и авиационной технике керамических и стекло-керамических клеев [370].