磷酸及磷酸鹽耐火澆注料在加熱過程中,其物理化學(xué)變化是很復(fù)雜的。它與耐火粉料或外加劑之間反應(yīng),生成磷酸鹽,而其本身經(jīng)42.5~250℃加熱脫水轉(zhuǎn)化為焦磷酸(H4P2O7 ) 或焦磷酸鹽,這種反應(yīng)是可逆的。在250~450℃范圍內(nèi),進一步脫水轉(zhuǎn)化為偏磷酸(HPO3) 或偏磷酸鹽,P2O5開始逐步升華。隨著溫度的繼續(xù)提高,將發(fā)生聚合、多縮聚合以及膠結(jié)黏附等作用,同時形成陶瓷結(jié)合,使耐火澆注料獲得強度和其他高溫性能。
這就是說,在200℃左右之前,是磷酸二氫鋁起膠結(jié)作用。如加鋁酸鹽水泥,則生成的含水磷酸一氫鈣起主導(dǎo)作用,使耐火澆注料獲得較高的強度;在400~500℃范圍內(nèi),是偏磷酸鋁起作用,強度無大變化; 然后是磷酸鋁(AlPO4) 起作用, 但有晶型轉(zhuǎn)變, 致使中溫強度略有下降; 1200℃之后, 生成穩(wěn)定的方石英型AlPO4, 強度開始回升。當超過1300℃之后, AlPO4分解為Al2O4和氣態(tài)P2O5,強度又略有降低。其后陶瓷結(jié)合的形成,又提高了強度。磷酸鋁晶體結(jié)構(gòu)與石英相似, 晶變過程也類同。
另外,對于磷酸耐火澆注料的強度來說,膠結(jié)黏附作用在低溫時起主導(dǎo)作用,即通過氫原子搭橋而發(fā)生結(jié)合。綜上所述,磷酸耐火澆注料的凝結(jié)硬化和加熱時的化學(xué)變化,表現(xiàn)在強度特征上就是:上升一少許下降一繼續(xù)上升一微有下降。同時也影響其他高溫性能。