Жаростойкое покрытие

 

Изобретение относится к области машиностроения, именно к материалам для защиты жаропрочных сплавов от разрушения под действием газовой коррозии в процессе эксплуатации. Технический результат изобретения: снижение температуры формирования покрытия до комнатной, повышение сплошности, термостойкости и жаростойкости покрытия при температурах эксплуатации выше 1000^oC. Жаростойкое покрытие содержит следующие компоненты, мас.%: SiO₂ 20,0-31,0; В₂О₃ 4,0-5,0; Al₂O₃ 10,0-12,0; CaO 2,0-4,0; BaO 4,0-6,0; MgO 0,5-1,5; TiO₂ 1,5-2,5; Сr₂О₃ 15,0-17,0; минеральное комплексное соединение на основе SiO₂ 5,0-6,0; тальк 2,0-2,5; слюда 2,0-2,5; полиметилфенилсилоксан 0,6-0,8; кремнийорганическая смола 10,5-14,5; толуол 8,0-11,0, при этом минеральное комплексное соединение на основе SiO₂ имеет состав, мас.%: SiO₂ 56,25-58,05; Al₂O₃ 34,3-35,1; CaO 1,0-1,2; MgO 1,0-1,1; К₂О 2,5-2,6; Na₂O 0,6-0,7; ТiO₂ 1,6-1,8; SO₃ 0,15-0,25; Fe₂O₃ 0,8-1,0 или SiO₂ 35,25-40,05; Аl₂О₃ 34,3-35,1; CaO 1,0-1,2; MgO 1,0-1,1; К₂О 2,5-2,6; Na₂O 0,6-0,7; ТiO₂ 1,6-1,8; SO₃ 0,15-0,25; Fe₂O₃ 0,8-1,0; SiB₄ 18,0-21,0. 3 табл.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к материалам для защиты жаропрочных сплавов от разрушения под действием газовой коррозии в процессе эксплуатации.

Одним из факторов, определяющим эксплуатационные показатели жаростойких покрытий, является сплошность. Наличие незначительных дефектов ослабляет защитное действие покрытий. Для устранения отдельных сколов и других дефектов покрытия в процессе изготовления необходим повторный обжиг деталей, что приводит к разупрочнению защищаемых материалов. При возникновении мелких дефектов в процессе эксплуатации детали также повторно эмалируются и обжигаются.

Для устранения дефектов эмалевого покрытия необходимо применение жаростойких покрытий холодного отверждения.

Известно жаростойкое покрытие состава, мас.%: Фритта с малым ТКЛР (температурный коэффициент линейного расширения) - 37,5 Фритта со средним ТКЛР - 12,5 Фритта с большим ТКЛР - 37,5 Отожженный порошок никеля - 7,5 Глина - 5,0 Окись хрома /сверх 100%/ - 15,0 [1] Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является эмалевое покрытие, включающее, мас. %: фритту A состава: 35-50 SiО_2, 3-10 В₂О₃, 0-5 Аl₂О₃ и/или Sb₂О₃, 0-5 RO, 15-30 R₂О, 20-30 ТiO₂, 0,1-10 ZnO, 0-10 Fe₂O₃, Cr₂O₃, NiO, MnO, CoO и/или CuO, фритту B состава 40-60 SiО₂, 3-10 В₂О₃, 10-25 Аl₂О₃, 10-30 RO, 0,1-10 R₂О, 0-10 Fe₂O₃, Cr₂O₃, NiO, MnO, CoO и/или CuO, где RO включает MgO, CaO, SrO и/или BaO, а R₂О - Na₂О, K₂О, и/или Li₂О, сырьевые материалы, выбранные из группы: кварц, полевой шпат, оксид циркония, волластонит, нефелин сиенит и другие, а также необходимые количества добавок из группы Fe₂O₃, Cr₂O₃, NiO, MnO, CoO, CuO, ТiO₂ и их смесей (2).

Известные составы покрытий формируются при температурах 650-850^oС и имеют недостаточно высокую термостойкость и жаростойкость.

Технической задачей изобретения является снижение температуры формирования покрытия до комнатной, повышение сплошности, термостойкости и жаростойкости покрытия при температурах эксплуатации выше 1000^oС.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложено жаростойкое покрытие, содержащее SiO₂, В₂О₃, Аl₂О₃, BaO, CaO, MgO, ТiO₂, Сr₂О₃, минеральное комплексное соединение на основе SiO₂, и дополнительно - тальк, слюду, полиметилфенилсилоксан, кремнийорганическую смолу и толуол при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiО₂ - 20,0-31,0 В₂О₃ - 4,0-5,0
Аl₂О₃ - 10,0-12,0
BaO - 4,0-6,0
CaO - 2,0-4,0
MgO - 0,5-1,5
TiO₂ - 1,5-2,5
Сr₂О₃ - 15,0-17,0
Минеральное комплексное соединение на основе SiO₂ - 5,0-6,0
Тальк - 2,0-2,5
Слюда - 2,0-2,5
Полиметилфенилсилоксан - 0,6-0,8
Кремнийорганическая смола - 10,5-14,5
Толуол - 8,0-11,0
При этом минеральное комплексное соединение на основе SiO₂ содержит, мас.%:
SiO₂ - 56,25-58,05
Al₂O₃ - 34,3-35,1
CaO - 1,0-1,2
MgO - 1,0-1,1
К₂О - 2,5-2,6
Na₂O - 0,6-0,7
ТiO₂ - 1,6-1,8
SO₃ - 0,15-0,25
Fe₂O₃ - 0,8-1,0
или
SiO₂ - 35,25-40,05
Al₂О₃ - 34,3-35,1
CaO - 1,0-1,2
MgO - 1,0-1,1
K₂O - 2,5-2,6
Na₂O - 0,6-0,7
ТiO₂ - 1,6-1,8
SO₃ - 0,15-0,25
Fе₂О₃ - 0,8-1,0
SiB₄ - 18,0-21,0
Авторами установлено, что введение минерального комплексного соединения на основе SiO₂ в сочетании с Сr₂О₃, тальком, слюдой, полиметилфенилсилоксаном, кремнийорганической смолой и толуолом, при предлагаемом соотношении компонентов жаростойкого покрытия обеспечивает снижение температуры формирования покрытия до комнатной, упрочняет структуру покрытия, что повышает его сплошность, термостойкость, жаростойкость при температурах эксплуатации выше 1000^oС.

Составы предлагаемого покрытия 1, 2, 3 приведены в табл.1. Составы минерального комплексного соединения на основе SiO₂ приведены в табл.2.

Покрытие получают путем перемешивания компонентов при комнатной температуре в течение 5-10 минут до получения однородной массы. Нанесение покрытия на дефектные места производится мягкой кистью ровным слоем. После нанесения покрытия детали сушатся на воздухе в течение 2-3 часов.

Свойства предлагаемых покрытий приведены в табл.3.

В сравнении с покрытием-прототипом, у предлагаемого состава температура формирования снижена до комнатной, сплошность повысилась на 6-10%, термостойкость ~ в 1,5-2 раза, жаростойкость более чем в 10 раз.

Применение предлагаемого покрытия, формируемого при комнатной температуре обеспечивает снижение энергоемкости производства на 30-50%, повышение надежности работы деталей с покрытием в 1,5-2 раза.

Предлагаемое покрытие обеспечивает экологическую чистоту производства.

Литература
1. Солнцев С.С. "Защитные технологические покрытия и тугоплавкие эмали", Москва, "Машиностроение", 1984, с. 73.

2. WO 98/28236, МПК 7 С 03 C 8/00, опубл. 02.07.1998.

Формула изобретения

Жаростойкое покрытие, содержащее SiO₂, Аl₂O₃, В₂О₃, CaO, MgO, TiO₂, Сr₂O₃ и минеральное комплексное соединение на основе SiO₂, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит слюду, тальк, полиметилфенилсилоксан, кремнийорганическую смолу и толуол, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
SiO₂ - 20,0-31,0
Аl₂О₃ - 10,0-12,0
В₂О₃ - 4,0-5,00
СaO - 2,0-4,0
MgO - 0,5-1,5
TiO₂ - 1,5-2,5
Сr₂O₃ - 15,0-17,0
BaO - 4,0-6,0
Минеральное комплексное соединение на основе SiO₂ - 5,0-6,0
Тальк - 2,0-2,5
Слюда - 2,0-2,5
Полиметилфенилсилоксан - 0,6-0,8
Кремнийорганическая смола - 10,5-14,5
Толуол - 8,0-11,0
при этом минеральное комплексное соединение на основе SiO₂ содержит мас. %:
SiO₂ - 56,25-58,05
Al₂O₃ - 34,3-35,1
CaO - 1,0-1,2
MgO - 1,0-1,1
ТiO₂ - 1,6-1,8
К₂О - 2,5-2,6
Na₂O - 0,6-0,7
SO₃ - 0,15-0,25
Fе₂О₃ - 0,8-1,0
или
SiO₂ - 35,25-40,05
А1₂O₃ - 34,3-35,1
CaO - 1,0-1,2
MgO - 1,0-1,1
TiO₂ - 1,6-1,8
К₂О - 2,5-2,6
Na₂O - 0,6-0,7
SO₃ - 0,15-0,25
Fе₂О₃ - 0,8-1,0
SiB₄ - 18,0-21,0л

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3