Защитное покрытие


 


Владельцы патента RU 2558575:

Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" (RU)

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.
Наверх