Состав для защитного покрытия

 

Изобретение относится к области защитных эрозионно стойких покрытий для пористых оксидных материалов. Состав для защитного покрытия включает хвосты апатитовой флотации (ХАФ) и добавку в виде бората марганца при следующем соотношении компонентов (мас.%): ХАФ - 75-85; Мn (ВО₂)₂ - 15-25, при этом ХАФ имеет следующий состав (мас.%): SiO₂ - 40,6-41,7; Аl₂O₃ - 22,1-23,0; Fе₂O₃ - 5,5-6,0; ТiO₂ - 3,6-4,0; СаО - 4,7-5,3; Nа₂О - 12,6-13,8; К₂О - 5,6-6,3; Р₂O₅ - 2,4-2,8. Технический результат изобретения-снижение себестоимости защитного покрытия за счет использования отходов горнодобывающей промышленности, а также обеспечение формирования эрозионно стойкого покрытия при 900^oC в течение 15 мин и сохранение свойств при 900^oC в течение более 150 ч. 3 табл.

Изобретение относится к составам для получения защитных эрозионно стойких покрытий для пористых оксидных материалов и может быть использовано в авиационной, космической технике, в теплоэнергетических установках, в электронной технике, в частности, при получении эрозионно стойких влагонепроницаемых покрытий с высокой излучательной способностью Известен состав, содержащий в качестве связующего алюмоборосиликатное стекло состава SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, Na₂O, Li₂O, Co₂O₃, F₂, а в качестве наполнителя - кварцевое стекло SiO₂ и карбид кремния SiC (авт.св. СССР N 816095, МКИ C 04 B 41/06), предназначенный для получения эрозионностойкого покрытия на пористые кремнеземные материалы. Для получения этого покрытия требуется специальная варка стекла.

Известен состав глазури для керамических материалов (авт.св. СССР N 1525134, МКИ C 04 B 41/86). Глазурь содержит SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, B₂O₃, Fe₂O₃, MnO, TiO₂. По составу предлагаемый объект отличается от данного. Указанная глазурь является легкоплавкой и при температуре 900^oC и длительной выдержке впитывается в подложку.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является состав для получения глазури (авт.св. СССР N 1357376, МКИ C 03 C 8/02), содержащий наполнитель и связующее, включающие оксиды Si, Al, Fe, Ca, K, Na, B, Mg и S. Указанный состав глазури предназначен для строительных плиток. В качестве компонента шихты состав содержит шлам электролиза отходов магниевого производства. Однако указанный состав легкоплавок и при температуре выше 950^oC впитывается в подложку.

Задачей заявляемого изобретения является получение покрытия при 900^oC, эксплуатируемого при высокой, а именно 900 - 1000^oC температуре длительное (> 100 ч.) время, а также снижение себестоимости защитного покрытия.

Указанная задача решается следующим образом.

Состав для защитного покрытия, содержащий связующее и наполнитель, включающие оксиды кремния, алюминия, железа, кальция, натрия и калия, содержит добавку в виде бората марганца, а в качестве связующего и наполнителя - хвосты апатитовой флотации (ХАФ), (дополнительно включающие оксиды титана и фосфора) при следующем соотношении компонентов, мас.%): ХАФ - 75 - 85 Mn(BO₂)₂ - 15 - 25 при этом ХАФ содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас. %: SiO₂ - 40,6 - 41,7; Al₂O₃ - 22,1 - 23,0; Fe₂O₃ - 5,5 - 6,0; TiO₂ - 3,6 - 4,0; CaO - 4,7 - 5,3; Na₂O - 12,6 - 13,8; K₂O - 5,6 - 6,3; P₂O₃ - 2,4 - 2,8.

Использование в качестве компонента шихты хвостов апатитовой флотации (ХАФ) позволяет исключить энергоемкую операцию варки стекла.

В качестве добавки, улучшающей растекание глазури и обеспечивающей черную окраску, используется борат марганца.

Указанный состав может быть приготовлен следующим образом: покрытие наносят методом шликерной технологии. ХАФ в виде порошка размалывают и просеивают через сито 10000 отв./см², достигая размера частиц не более 63 мкм. Механическую смесь порошков смешивают с 2% водным раствором карбоксиметилцеллюлозы в соотношении 2 : 3 для получения шликера, который наносят на поверхность материала кистью, валиком или пульверизатором. Покрытый образец высушивают при температуре до 100^oC.

После сушки покрытие имеет темно-серый цвет, матовое. После обжига покрытие имеет черный цвет, блеск, прочное сцепление с подложкой. Состав защитного эрозионно стойкого покрытия на пористых оксидных материалах опробован в лабораторных условиях на образцах размером 10 х 10 х 5 мм. Содержание компонентов: 80% наполнителя и стеклосвязки в виде отходов горнодобывающей промышленности и 20% добавки - бората марганца.

После выдержки в воздушной среде при 900^oC в течение 150 ч сохранилось прочное сцепление с пористой оксидной подложкой, черная окраска и стекловидный блеск.

Для подтверждения заявляемых интервалов состава для защитного покрытия проведены испытания. Результаты отражены в табл. 1 и 2. В таблице 1 приведен химический состав (мас.%) отходов горнодобывающей промышленности, обосновывающий заявляемые интервалы содержания компонентов ХАФ.

В таблице 2 приведено обоснование количественного содержания состава для защитного покрытия с указанием температуры и времени формирования и эксплуатации.

В таблице 3 представлены сравнительные данные по техническим показателям.

Таким образом заявляемый состав для покрытия содержит до 85% отходов (ХАФ), что снижает себестоимость защитного покрытия, позволяет формировать защитное покрытие при 900^oC - более низкой, чем в прототипе; позволяет исключить энергоемкую операцию варки стекла; позволяет сохранить защитные свойства покрытия длительное время (более 150 ч) при 900^oC.

Формула изобретения

Состав для защитного покрытия, содержащий связующее и наполнитель, включающие оксиды кремния, алюминия, железа, кальция, натрия и калия, отличающийся тем, что состав содержит добавку в виде бората марганца, а в качестве связующего и наполнителя - хвосты апатитовой флотации (ХАФ), дополнительно включающие оксиды титана и фосфора, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ХАФ - 75 - 85 Mn (BO₂)₂ - 15 - 25 при этом ХАФ содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас. %: SiO₂ - 40,6 - 41,7
Al₂О₃ - 22,1 - 23,0
Fe₂О₃ - 5,5 - 6,0
TiО₂ - 3,6 - 4,0
СаО - 4,7 - 5,3
Na₂О - 12,6 - 13,8
К₂О - 5,6 - 6,3
Р₂О₅ - 2,4 - 2,8

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2