Описание
Обзор ГОСТ 21907-76: Практическое руководство для инженера
В отраслях машиностроения и металлургии, где технологические процессы протекают при экстремальных температурах и в агрессивных средах, особую значимость приобретают материалы, способные функционировать в подобных условиях. Один из таких материалов — диоксид циркония (ZrO₂). Его качество и эксплуатационные характеристики регламентируются в странах СНГ стандартом ГОСТ 21907-76 "Циркония двуокись. Технические условия", который является ключевым нормативным документом для отдела снабжения, а также для технологов и инженеров, ответственных за проектирование и эксплуатацию высокотемпературных устройств.
Назначение стандарта
Настоящий стандарт устанавливает требования к диоксиду циркония, используемому в керамической, огнеупорной, электротехнической и атомной промышленности. Основные области применения данного материала включают:
-
Производство огнеупорных материалов для промышленных печей, функционирующих при температурах свыше 1800°C.
-
Изготовление керамических изделий, требующих высокой механической прочности и химической устойчивости.
-
Разработка элементов для высокотемпературных датчиков, в частности, сенсоров кислорода для двигателей внутреннего сгорания.
-
Создание абразивных материалов и компонентов для приборов, измеряющих температуру.
Следует отметить, что ГОСТ 21907-76 регламентирует параметры нестабилизированной или частично стабилизированной двуокиси циркония. Это обусловлено тем, что такие материалы демонстрируют повышенную устойчивость к термическим нагрузкам и характеризуются более длительным сроком службы.
Основные требования к качеству
В стандарте предусмотрены строгие критерии, регламентирующие состав и физические свойства диоксида циркония.
Состав
Ключевым параметром является содержание диоксида циркония. Стандарт предусматривает два сорта продукции: Ц-1 и Ц-2. Для сорта Ц-1 минимальное содержание ZrO₂ составляет 98.5%, для сорта Ц-2 — 97.5%. В дополнение к этому нормируется содержание примесей, таких как железо, кремний, титан и оксид алюминия, которые могут негативно влиять на эксплуатационные характеристики материала.
Физические свойства
Стандарт также определяет следующие параметры:
-
Потери массы при прокаливании — показатель, характеризующий содержание влаги и других летучих компонентов. Допустимые значения составляют 0.5–1%.
-
Содержание диоксида гафния — естественного примесного элемента, полное удаление которого невозможно. Информация о его количестве указывается в паспорте изделия.
-
Дисперсность частиц — размер порошка должен соответствовать заданным требованиям, что влияет на его способность к спеканию и качество конечных изделий.
Методы контроля качества
При поступлении партии материала осуществляется проверка его соответствия требованиям стандарта. Для каждой партии формируется объединённая проба, на основании которой проводятся лабораторные испытания. Основные методы контроля включают:
-
Определение содержания диоксида циркония и гафния с использованием аналитических весов.
-
Анализ примесей методом фотоколориметрии.
-
Определение дисперсности частиц посредством ситового анализа и последующего взвешивания остатков.
Рекомендуется запрашивать у поставщика полный протокол испытаний, включающий результаты всех проведённых измерений. Особое внимание следует уделять методам определения основного компонента, так как различные методики могут давать расхождения в результатах.
Сравнение с другими стандартами
ГОСТ 21907-76 и ГОСТ 9847-86 представляют собой два отдельных стандарта, регулирующих материалы на основе диоксида циркония, но охватывающих различные аспекты их применения. ГОСТ 21907-76 устанавливает требования к сырьевым материалам (порошкам), в то время как ГОСТ 9847-86 регламентирует параметры готовых огнеупорных изделий, изготовленных из данного сырья.
-
Объект регулирования: порошок или готовое изделие.
-
Ключевые показатели: состав, дисперсность, потери при прокаливании, огнеупорность, механическая прочность, химическая стойкость.
-
Маркировка: Ц-1, Ц-2 или марки, включающие буквенные обозначения ИЦ, ИЦУ, ИЦК.
-
Область применения: сырье для последующего использования или готовые изделия.
Для специфических применений, например, в ядерной энергетике, применяются более строгие стандарты, предусматривающие особые требования к чистоте материала и его радиационной стойкости.
Практические рекомендации
На основании практического опыта можно сформулировать следующие рекомендации:
При приобретении сырья
-
Запрашивать паспорт качества, содержащий полный состав материала, а не только информацию о содержании диоксида циркония.
-
Обращать внимание на дисперсность частиц, которая должна соответствовать требованиям конкретного применения.
-
Проводить визуальную оценку материала на наличие комков и следов влаги, так как порошок должен обладать сыпучими свойствами.
При контроле качества
-
Осуществлять обязательную процедуру контрольной сушки для определения содержания влаги.
-
Использовать методы ситового анализа для определения дисперсности частиц.
-
Применять современные методы анализа, такие как рентгенофлуоресцентный спектрометрия, для экспресс-оценки химического состава.
Важно учитывать, что диоксид циркония является дорогостоящим материалом, и его качество напрямую влияет на эксплуатационные характеристики готовой продукции. Экономия на контроле качества может привести к значительным финансовым потерям вследствие брака и простоя оборудования. ГОСТ 21907-76 является основным нормативным документом, обеспечивающим контроль качества и защиту интересов производства.
