Защитное покрытие

Изобретение относится к защитным покрытиям для химической, металлургической, авиационной промышленности. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности покрытия к воздействию окружающей среды при сохранении требуемой термостойкости. Защитное покрытие содержит, мас.ч.: жидкое калийное стекло 100-130; карбид кремния 30-60; окись алюминия 40-70; окись магния 5-15; окись кобальта 3-7. 1 табл.

 

Изобретение относится к композициям защитных покрытий и может быть использовано в химической, металлургической, авиационной промышленности и, например, в производстве углерод-карбидокремниевых материалов и изделий из них.

Известно термостойкое покрытие (далее «покрытие»), содержащее жидкое калийное стекло и порошкообразные наполнители (патент RU N 2383514 на «Защитное покрытие», опубл. 10.03.2010). Покрытие применяется в качестве термостойкой защиты с высокой излучающей способностью.

По своим признакам и достигаемому результату это покрытие наиболее близко к заявленному и принято за прототип.

В этом покрытии в качестве связующего используют жидкое калийное стекло, в качестве порошкообразных наполнителей - смесь карбида кремния, графита и кремнефтористого натрия, причем выполнено покрытие может как с использованием кремнефтористого натрия, так и без него.

Известное защитное покрытие выполняется, согласно заявке как с отвердителем - кремнефтористым натрием, так и без него.

Недостаток известного защитного покрытия в исполнении без отвердителя заключается в малой его надежности из-за недостаточно высокой устойчивости к воздействию климатических факторов, а именно знакопеременным значениям температуры окружающей среды и в большей степени к ее влажности. Это выражается в образовании трещин и расслоений нанесенного покрытия, а в конечном итоге приводит к снижению адгезии покрытия к подложке.

Недостаток известного защитного покрытия в исполнении с отвердителем заключается в снижении термостойких характеристик покрытия. Этот компонент является наименее термостойким из состава, склонен к образованию крупных агломератов при приготовлении и нанесении состава покрытия. В свою очередь, это отрицательно сказывается на термостойкости покрытия - агломераты с низкой термостойкостью являются зонами локального перегрева, очагами разрушения покрытия и, следовательно, уменьшению надежности всего покрытия в целом.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности покрытия к воздействию окружающей среды при сохранении требуемой термостойкости.

Названный технический результат достигается тем, что в защитном покрытии, содержащем жидкое калийное стекло и порошкообразные наполнители, согласно изобретению в качестве порошкообразных наполнителей содержит карбид кремния, окись алюминия, окись магния и окись кобальта, с компонентами в массовых частях:

Жидкое калийное стекло 100-130
Карбид кремния 30-60
Алюминия окись 40-70
Магния окись 5-15
Окись кобальта 3-7

Использование в покрытии жидкого калийного стекла и порошкообразных наполнителей в вышеуказанных массовых частях позволяет повысить надежность покрытия за счет стабилизации его свойств по отношению к воздействию окружающей среды.

При этом использование жидкого стекла позволяет связать все компоненты покрытия в единый, монолитный материал. Карбид кремния, окись алюминия и окись магния обеспечивают термостойкость покрытия. Наличие окиси кобальта обеспечивает технологичность покрытия, а именно придает пластичность при нанесении. Окись алюминия и окись магния, наряду с обеспечением термостойкости защитного покрытия, также являются отвердителями жидкого калийного стекла и увеличивают надежность покрытия в целом.

При изготовлении предлагаемого покрытия в фарфоровой ступке взвешивают наполнители - карбид кремния, окись алюминия, окись магния, окись кобальта, и тщательно перемешивают. Затем вводят жидкое калийное стекло и массу перетирают до получения однородного состава.

Наносить покрытия на углерод-карбидокремниевый материал можно в течение жизнеспособности покрытия - механическим способом - шпателем. Добавление 0,06%-ого раствора гидроокиси калия в количестве 8-25 мас.ч. к вышеуказанной рецептуре позволяет наносить покрытие пневматическим пульвелизатором, оптимизируя процесс изготовления покрытия.

При этом полученное покрытие затвердевает при любом способе изготовления при нормальной температуре через 18-36 часов и не требует термообработки, в отличие от прототипа.

Выход компонентов за обозначенные пределы ведет к негарантированному качеству покрытия.

В качестве материала подложки для изготовления образцов использовали углерод-карбидокремниевый композиционный материал.

Защитное покрытие наносили на образцы для проведения ускоренных климатических испытаний (УКИ) в соответствии с ГОСТ РВ 20.57.304-98, физико-механических испытаний адгезионной прочности покрытия при равномерном отрыве в соответствии с ОСТ 92-1476-78, газодинамических испытаний.

Ускоренные климатические испытания имитировали условия эксплуатации покрытия: отапливаемое помещение с температурой воздуха от +5 до +35°C и относительной влажности воздуха 80% при 25°C; при этом 1 год суммарно при температуре окружающей среды от -50 до +50°C и относительной влажности воздуха 98% при температуре 25°C. Срок сохраняемости свойств покрытия составил до 22 лет.

После проведения УКИ образцы подвергались газодинамическим испытаниям.

Приведенные данные подтверждены результатами испытаний образцов покрытия, указанными в таблице 1.

Таблица 1
Результаты испытаний образцов покрытия
Содержание компонентов покрытия Прототип Разработанное покрытие
1 2 1 2
Жидкое калийное стекло 100 125 100 100
Карбид кремния 100 150 30 50
Графит 10 8 - -
Окись алюминия - - 50 40
Окись магния - - 10 12
Окись кобальта - - 5 7
Кремнефтористый натрий 10
Адгезионная прочность покрытия при равномерном отрыве, σотр МПа 2,43 2,79 2,81 2,74
кгс/см2 24,81 28,5 28,6 27,9
Термостойкость °C 1560 1420 1580 1480

Защитное покрытие, благодаря наличию в его составе связующего жидкого калийного стекла и порошкообразных наполнителей в вышеприведенных соотношениях, характеризуется по сравнению с прототипом большей надежностью.

Защитное покрытие, содержащее жидкое калийное стекло и порошкообразные наполнители, отличающееся тем, что оно содержит в качестве порошкообразных наполнителей карбид кремния, окись алюминия, окись магния и окись кобальта при соотношении компонентов, мас.ч.:

Жидкое калийное стекло 100-130
Карбид кремния 30-60
Алюминия окись 40-70
Магния окись 5-15
Окись кобальта 3-7



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству изделий из углеродсодержащих материалов и предназначено для защиты их от окисления в условиях окислительной среды при высоких температурах.

Изобретение относится к производству изделий из углеродсодержащих материалов и предназначено для защиты их от окисления в условиях окислительной среды при высоких температурах.
Изобретение относится к производству изделий из углеродсодержащих материалов и предназначено для защиты их от окисления в условиях окислительной среды при высоких температурах.

Изобретение относится к способу получения защитных высокотемпературных антиокислительных покрытий состава Y2O3-Al2O3-SiO2 на карбидокремниевых волокнах. Технический результат изобретения заключается в снижении вязкости покрытия.

Изобретение относится к производству конструктивных деталей, подвергающихся при эксплуатации воздействию высоких температур, и касается детали из композиционного материала с керамической матрицей и способа ее изготовления.

Изобретение относится к области химической промышленности, авиационной и космической техники, в частности к получению защитных высокотемпературных антиокислительных покрытий на основе керамических суспензий органоиттрийоксаналюмоксансилоксанов для создания состава Y2O3-Al2O3-SiO2 на керамоматричных композитах типа C/C и C/SiC с целью получения высокотермостойких в окислительной атмосфере композиционных материалов.

Изобретение относится к производству изделий с карбид кремния-, нитрид кремния-, углеродсодержащей основой и предназначено для защиты от окисления изделий, работающих в условиях окислительной среды при высоких температурах.

Изобретение относится к получению жаростойких покрытий и может быть использовано для защиты субстрата (10), по меньшей мере, часть которого вблизи поверхности состоит из кремнийсодержащего жаростойкого материала, например из карбида кремния или нитрида кремния, в процессе его использования при высокой температуре в окислительной и влажной среде.

Изобретение относится к области получения на углеродных материалах защитных покрытий и может быть использовано при изготовлении элементов (нагревателей, держателей) высокотемпературных печей для реализации процессов карбо- или металлотермического восстановления металлов из их окислов.

Изобретение относится к нанесению покрытий для защиты от окисления деталей из термоструктурных композитных материалов, содержащих углерод. Для получения самовосстанавливающегося слоя на детали из композитного материала на деталь наносят композицию, содержащую: суспензию коллоидного диоксида кремния, бор или соединение бора в виде порошка, карбид кремния в виде порошка, кремний в виде порошка и по меньшей мере один сверхжаропрочный оксид: Y2O3, HfO2, Al2O3, ZrO2.

Изобретение относится к области углерод-карбидокремниевых композиционных материалов (УККМ), работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды, и может быть использовано при создании ракетно-космической техники, где к изделиям предъявляется требование по герметичности под избыточным давлением. Способ изготовления герметичных изделий из УККМ включает изготовление заготовки из пористого углеродсодержащего материала, компоненты которого имеют близкий КЛТР, и ее силицирование парожидкофазным методом путем нагрева, выдержки и охлаждения в парах кремния. Для силицирования берут заготовку с преобладающим размером пор не более 40 мкм, перед ее силицированием в поверхностные поры материала втирают шликерную композицию из порошка углерода или его смеси с соединениями, имеющими КЛТР, близкий к КЛТР компонентов материала заготовки, после чего формируют на поверхности изделия шликерное покрытие на основе указанной композиции. В композиции для формирования шликерного покрытия со стороны огневой поверхности используют порошки с размерами частиц, равными или превышающими размеры преобладающих пор материала заготовки не более чем в 2-2,5 раза. В шликерном покрытии для противоположной ей поверхности изделия используют порошки с размерами менее 5 мкм, в том числе наноразмерами. Массоперенос кремния в поры материала заготовки и шликерного покрытия осуществляют путем капиллярной конденсации его паров на стадии нагрева и/или изотермической выдержки в интервале температур 1300-1600°С при температуре паров кремния, превышающей температуру силицируемой заготовки. Техническим результатом изобретения является получение герметичных изделий из УККМ для использования при температурах выше температуры плавления кремния как в вакууме, так и при избыточном давлении. 3 пр., 1 табл.

Изобретение относится к производству изделий из углеродсодержащих материалов и предназначено для защиты от окисления изделий, работающих к условиях окислительной среды при высоких температурах. Техническим результатом является повышение жаростойкости, прочности и вязкости разрушения, а также стойкости покрытий к тепловому удару. Способ получения защитных покрытий на изделиях с углеродсодержащей основой включает формирование на поверхности изделия шликерного покрытия на основе композиции, состоящей из смеси нанодисперсных и ультрадисперсных порошков тугоплавких элементов и/или соединений, по крайней мере один из которых химически активен к кремнию и образует при взаимодействии с ним карбид кремния и/или тугоплавкие силициды, и/или тройные соединения, и временного связующего. Затем производят реакционное спекание шликерного покрытия в вакууме в парах кремния путем пропитки конденсатом его паров в интервале температур 1300-1450°С при температуре паров кремния, превышающей температуру изделия на 10-50 градусов, с последующим нагревом до температуры завершения реакций образования указанных выше соединений, при этом при меньшей температуре и меньшей разнице температур происходит пропитка наиболее мелких пор шликерного покрытия. 1 табл., 21 пр.
Способ получения огнеупорного материала для стекловаренных печей может найти применение в стекловаренной промышленности при изготовлении изделий, контактирующих с расплавом стекла. Поверхность бадделеитокорундового огнеупорного материала оплавляют потоком низкотемпературной плазмы температурой 3000-5000°C, при этом обеспечивают скорость прохождения плазменной дуги по поверхности огнеупорного материала, равную 0,07 м/с. При таком режиме поверхность бадделеитокорундового огнеупорного материала равномерно оплавляется, заполняя поры расплавом, обогащенным муллитом и цирконием. Технический результат изобретения - образование прочного защитного покрытия, которое повышает коррозионную стойкость огнеупорного материала.

Изобретение относится к получению материала, который способен противостоять высоким температурам в окисляюющей среде, и может быть использовано при изготовлении конструкционных деталей и покрытий. Огнеупорный материал содержит по меньшей мере первый компонент, соответствующий гафнию или неоксидному соединению гафния, или их смеси; второй компонент, соответствующий бору, или неоксидному соединению бора, или соответствующий смеси бора и неоксидного соединения бора; и третий компонент, соответствующий редкоземельному элементу РЗ, или неоксидному соединению редкоземельного элемента РЗ, или соответствующий смеси редкоземельного элемента РЗ и неоксидного соединения редкоземельного элемента РЗ, причем РЗ выбран из скандия, иттрия и лантанидов. При температуре эксплуатации, превышающей 2000оС, указанный материал способен образовывать самовосстанавливающуюся жидкую фазу в виде оксида редкоземельного металла. Материал не содержит ни кремния, ни соединения кремния. Технический результат изобретения - сохранение высоких механических свойств деталей из огнеупорного материала при температурах более 2000оС и обеспечение эффективной защиты деталей от окисления. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 табл., 7 ил.

Изобретение относится к высокотемпературным композитным материалам, используемым в качестве компонента реактивного двигателя, и касается керамического матричного композитного компонента, покрытого барьерными для окружающей среды покрытиями, и способа его изготовления. Включает в себя субстрат, сформированный из содержащего силицид керамического матричного композита, слой карбида кремния, осажденный на поверхности субстрата, слой кремния, осажденный на поверхности слоя карбида кремния, смешанный слой, состоящий из смеси муллита и силиката иттербия и осажденный на поверхности слоя кремния, и оксидный слой, осажденный на поверхности смешанного слоя. Изобретение обеспечивает создание керамического матричного композитного компонента, обладающего стойкостью к окислению и водяному пару от воздействия термических циклов в высокотемпературной газовой среде, содержащей водяной пар. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 13 ил.
Изобретение относится к области химической технологии керамических высокопористых ячеистых материалов-носителей катализаторов, сорбентов и других массообменных устройств и предназначено для использования в технологических процессах химической, нефтехимической, атомной отраслей, металлургии, энергетики и транспорта, а также при решении экологических проблем по очистке газовых и жидких сред от вредных веществ. Способ получения керамических высокопористых блочно-ячеистых материалов включает пропитку полиуретановой матрицы ячеистой структуры шликером, состоящим из инертного наполнителя - электроплавленного корунда, дисперсного порошка высокоглиноземистой фарфоровой массы и упрочняющей добавки, сушку, обжиг и нанесение методом пропитки с последующим прокаливанием активной композиции. Активную композицию наносят в виде суспензии с массовым соотношением твердой фазы к жидкой 40÷50/60÷50%, при этом твердую фазу получают смешением каолина с цеолитом НЦВМ или NH4ЦВМ типа пентасил в соотношении 10÷19/90÷81 мас.%, а жидкой фазой является дистиллированная вода. После нанесения каждого слоя активной композиции проводят сушку материала при температуре 80÷90°С в течение 2÷8 ч, а после нанесения последнего слоя осуществляют термообработку в среде водяного пара с расходом 100-400 г/ч при температуре 760÷800°С не менее 1 ч. Технический результат изобретения - повышение удельной поверхности гидрофобного цеолитового активного слоя до 420-460 м2/г и повышение сорбционной емкости по органическим соединениям (0,10-0,12 г/см3 для паров толуола) при снижении до минимума сорбционной емкости по воде (0,01 г/см3) в динамических условиях при р/рs=0,1 в пересчете на активный слой, что позволяет применять полученные высокопористые материалы во влажной среде. 3 пр.

Изобретение относится к области покрытий керамических материалов, в частности к керамическим покрытиям, и может быть использовано для защиты керамических материалов, применяемых в авиакосмической технике. Высокотемпературное антиокислительное покрытие для керамических композиционных материалов на основе карбида кремния включает оксиды циркония, гафния, иттрия, карбид кремния и диборид гафния при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид циркония 24-33, оксид гафния 18-24, оксид иттрия 10-18, диборид гафния 10-20, карбид кремния - остальное. Технический результат изобретения - защита материала на основе карбида кремния от окисления при температуре 1750°C не менее 500 часов. 1 табл.

Изобретение относится к технологии получения керамических и стеклокерамических изделий, работающих в условиях высоких тепловых и силовых нагрузок при одностороннем нагреве. Предложен состав и способ получения радиопрозрачных, ударопрочных защитных покрытий для изделий радиотехнического назначения, например антенных обтекателей, радиопрозрачных окон из хрупких неорганических материалов. Радиопрозрачное защитное покрытие изделий из керамики, ситалла, стеклокерамики включает кварцевую стеклоткань, аппретированную окислами алюминия и/или хрома, пропитанную водным раствором связующего, состоящего из хромалюмофосфатной связки, щелочного кремнезоля и порошкообразного наполнителя дисперсностью 0,5-100 мкм из материала изделия при следующем соотношении компонентов, мас.%: хромалюмофосфатная связка 2-10; щелочной кремнезоль 35-45; порошкообразный наполнитель 45-55, а толщина покрытия составляет0,5-5,0 мм. Способ получения радиопрозрачного защитного покрытия включает послойную выкладку на изделие кварцевой стеклоткани, аппретированной по «золь-гель» технологии окислами алюминия и/или хрома и пропитанной водным раствором связующего из хромалюмофосфатной связки, щелочного кремнезоля и порошкообразного наполнителя дисперсностью 0,5-100 мкм из материала изделия в указанном соотношении с последующим вакуумированием и прессованием при нагреве до температуры 300-350°C, после чего проводят термообработку при температуре 400-600°C в течение 1-2 часов. Предложенное покрытие существенно повышает устойчивость керамических тонкостенных изделий к силовым и тепловым нагрузкам, обеспечивает сохранение радиотехнических свойств изделий в широком интервале рабочих температур, улучшает теплозащиту как самих изделий, так и узлов и изделий, находящихся внутри. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к защитным противоокислительным покрытиям для углеродных и углерод-керамических материалов. Технический результат – повышение окислительной стойкости покрытия. На углеродсодержащую основу приклеивают с помощью фенольной смолы или полимерного клея слой фольги из терморасширенного графита. После затвердевания клеевого шва их совместно силицируют. В качестве углеродсодержащей основы используются углерод-углеродные или углерод-керамические композиционные материалы многомерного армирования или конструкционные графиты. В результате на поверхности изделия сформировано карбидокремниевое покрытие с наноразмерной шероховатостью. 3 з.п. ф-лы, 3 пр.

Предлагаемое изобретение относится к области конструкционных материалов, работающих в условиях высокого теплового нагружения и окислительной среды и может быть использовано в химической, нефтехимической и химико-металлургической отраслях промышленности. В способе пропитки изделий из пористого углерод-углеродного композиционного материала, включающем обработку изделий на основе углеродного волокна хлоридом тантала в присутствии метана при нагревании, пропитку проводят методом химического осаждения из газовой фазы в инертной среде при температуре нагрева изделия до 940-970°С, а хлорида тантала - до 180-210°С. Концентрация хлорида тантала составляет 0,2-0,5 г/л, а расход метана 0,07-0,18 л/мин. Технический результат изобретения - получение изделия с высокой окислительной стойкостью за счет образования защитного барьерного слоя на его поверхности, позволяющего равномерно перераспределять внутренние термические напряжения, возникающие при нагреве. 1 пр., 1 табл.

Изобретение относится к защитным покрытиям для химической, металлургической, авиационной промышленности. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности покрытия к воздействию окружающей среды при сохранении требуемой термостойкости. Защитное покрытие содержит, мас.ч.: жидкое калийное стекло 100-130; карбид кремния 30-60; окись алюминия 40-70; окись магния 5-15; окись кобальта 3-7. 1 табл.

Наверх