Способ прочного соединения изделий из графита


B23K103/16 - Пайка или распаивание; сварка; плакирование или нанесение покрытий пайкой или сваркой; резка путем местного нагрева, например газопламенная резка; обработка металла лазерным лучом (изготовление изделий с металлическими покрытиями экструдированием металла B21C 23/22; нанесение облицовки или покрытий литьем B22D 19/08; литье погружением B22D 23/04; изготовление составных слоистых материалов путем спекания металлического порошка B22F 7/00; устройства для копирования и регулирования на металлообрабатывающих станках B23Q; покрытие металлов или материалов металлами, не отнесенными к другим классам C23C; горелки F23D)

Владельцы патента RU 2681628:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) (RU)

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для изготовления блоков из графитовых деталей, способных использоваться при высоких температурах. Сначала на торцевые поверхности подлежащих соединению графитовых деталей наносят слои поливинилацетата, в полученный шов в качестве присадки механически втирают молотый кремний. Затем склеивают детали через прокладку из тонкого углеродного войлока. После высыхания клея полученную заготовку помещают в герметичную печь и проводят сварку состыкованных таким образом деталей посредством нагрева до температуры, превышающей точку плавления кремния, в среде вакуума или инертного газа. Получают малогазопроницаемый и стойкий к повышенным температурам блок из двух и более графитовых деталей с упрощением технологии его изготовления. 1 пр.

 

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для герметичного соединения изделий из графита различной формы с обеспечением малой газопроницаемости и высокой стойкости к повышенным температурам. Соединение графитовых деталей между собой требуется при создании из них блоков или при изготовлении изделий из графитов с различными физико-механическими свойствами.

Одним из самых распространенных способов соединения графитовых деталей является склеивание замазками и клеями. Этот способ требует тщательной подгонки соприкасающихся поверхностей. Однако, с помощью клеев не удалось создать ни механически прочных, ни газонепроницаемых соединений, способных работать при температурах свыше 700°С.

Известен способ (А.с. СССР №199116, МПК С01В, C09J, опубл. 09.07.1966 г., бюлл. №14) сварки графита с графитом, включающий погружение исходных изделий в ванну с жидкими углеводородами (на примере трансформаторного масла) и дальнейший нагрев места соединения током до 1250°С в течение 1,5 мин. [1]. Недостатком известного способа являются возможность воспламенения масла при существенно более низкой температуре (состав среды, в которой производится нагрев, в описании изобретения не указан). Кроме того, время выдержки при нагреве по способу [1] представляется неоправданно малым, поскольку проникновение атомов углерода из слоя углеводорода в графит лимитируется скоростью их диффузии в твердой фазе, которая не может быть столь быстрой, как в процессах реакционного спекания.

Известен способ (Патент RU 2617105, МПК B01D 39/00, опубл. 20.04.2017) изготовления изделия с фильтром для агрессивных жидкостей и газов, включающий пропитку углеграфитовой ткани расплавленным кремнием, отличающийся тем, что перед пропиткой слой (слои) углеграфитовой ткани приклеивают слоем поливинилацетата к торцевой поверхности втулки или кольца из силицированного графита, измельченный кремний засыпают на поверхность слоя (слоев) ткани, а затем проводят нагрев в среде вакуума при температуре, превышающей точку плавления кремния [2]. Недостатком способа является то, что он не предусматривает соединение между собой двух или более графитовых деталей.

Наиболее близким к заявляемому и принятым за прототип является способ соединения графитовых деталей (А.с. СССР №191706, МПК Н05В, опубл. 25.01.1967 г., бюлл. №4), включающий сварку состыкованных деталей с использованием вводимой в шов присадки [3].

Общим с заявляемым изобретением признаком является плавление вводимой в шов присадки. К недостаткам способа [3] относятся необходимость перемещения сварочного электрода относительно внешней поверхности соединяемых деталей, предварительное выполнение сварочных катетов, а также неизбежность локального перегрева графита в узкой области, что может привести к механическому разрушению конструкции.

Техническим результатом заявляемого способа является получение изделия из двух или более графитовых деталей, соединенных в малогазопроницаемый и стойкий к повышенным температурам блок с одновременным упрощением технологии его изготовления.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе, включающем сварку состыкованных деталей с использованием присадки, вводимой в шов, перед сваркой (реакционным спеканием) на торцевые поверхности подлежащих соединению деталей наносят слои поливинилацетата в которые механически втирают молотый кремний, затем склеивают детали через прокладку из тонкого углеродного войлока, после высыхания клея полученную заготовку помещают в герметичную печь и проводят нагрев до температуры, превышающей точку плавления кремния, в среде вакуума или инертного газа. Нанесение слоев поливинилацетата [-СН2-СН(ОСОСН3)-]n, являющегося источником углерода после нагрева в бескислородной среде, проводится механически при комнатной температуре. Данный клей является общедоступным и дешевым продуктом. Затем в слои клея также механически втирается молотый кремний. Эти операции проводятся на воздухе при комнатной температуре, что упрощает технологию. Для склеивания деталей используются прокладки из тонкого и не пропитанного пироуглеродом углеродного войлока, предварительно вырезанные по поверхности меньшей из подлежащих соединению деталей. Прокладки могут быть пропитанными водным раствором поливинилацетата для лучшего склеивания. После взаимного прижатия всех деталей проводится выдержка для высыхания клея. Затем заготовка блока помещается в герметичную печь и проводится нагрев внешним нагревателем до температуры, превышающей точку плавления кремния. При этом протекает полное силицирование прокладки и частичное - поверхности графита вблизи стыка по реакции Si+С=SiC. Для предотвращения окисления нагрев проводится в вакууме или среде инертного газа. После охлаждения полученный блок извлекается из печи. Важным преимуществом предложенного способа по сравнению с прототипом является приблизительно одинаковая температура всех частей блока, что снижает вероятность его разрушения от термонапряжений. Газопроницаемость полученного блока соответствует газпроницаемости соединенных в нем графитовых деталей. Максимальная температура использования в инертной среде - 1350°С, а на воздухе определяется предельной температурой эксплуатации входящего в состав блока графита.

Пример

Проводили соединение двух труб из графита МПГ-6 длиной 200 мм, внутренним диаметром 42 мм и внешним - 51 мм, что было вызвано ограничениями на продольный размер заготовок промышленно выпускаемого высокоплотного графита. На подлежащие соединению торцевые поверхности каждой из труб механически нанесли толстые слои чистого поливинилацетата, в которые немедленно втерли порошок кремния, прошедший через сито с ячейкой 400 мкм. Предварительно вырезанное кольцо из мягкого углеродного войлока толщиной 1 мм, внутренним диаметром 42 мм и внешним - 51 мм, погрузили в 10% водный раствор поливинилацетата, извлекли его из раствора и зажали между покрытыми кремнием торцами труб с помощью струбцины. После 2-х часовой выдержки полученную заготовку блока поместили в полость графитового нагревателя установки «Силикар-Ф» и в вакууме провели нагрев до температуры 1450°С. После естественного охлаждения извлекли блок из двух соединенных труб и освободили его от струбцины. Дальнейшие испытания показали, что полученный блок не разрушается при нагреве в инертной среде до температуры несколько выше 1350°С.

Способ прочного соединения графитовых деталей, включающий сварку состыкованных деталей с использованием вводимой в шов присадки, отличающийся тем, что перед сваркой на торцевые поверхности подлежащих соединению деталей наносят слои поливинилацетата, в которые в качестве присадки механически втирают молотый кремний, затем склеивают детали через прокладку из тонкого углеродного войлока, после высыхания клея полученную заготовку помещают в герметичную печь и проводят нагрев до температуры, превышающей точку плавления кремния, в среде вакуума или инертного газа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии производства алундовой и корундовой керамики и позволяет изготовить длинномерные изделия или изделия сложной формы. Способ пайки изделий из оксида алюминия включает приготовление шликера, нанесение его на обе спаиваемые поверхности, сушку и нагрев соединенных поверхностей под нагрузкой.

Изобретение относится к области соединения керамических деталей из карбида кремния при изготовлении крупногабаритных изделий, например оптических зеркал, длинномерных пеналов для захоронения радиоактивных отходов и др.

Изобретение относится к области соединения керамических материалов с образованием керамического соединительного слоя и может быть использовано при производстве сложнопрофильных керамических конструкций для энергетического машиностроения, двигателестроения, аэрокосмической техники.

Изобретение относится к области огнеупоров и технической керамики и может быть использовано в производстве огнеупорных керамических изделий, в том числе технологических контейнеров, используемых при синтезе высокочистых материалов на основе пентаоксидов ниобия и тантала, а также для футеровки химических аппаратов, печей, конструкционных элементов.
Изобретение относится к способам соединения отдельных деталей из нитрида кремния, используемым при изготовлении конструкционных изделий, например сопловых аппаратов, длинномерных термопарных чехлов и труб (хлорвводов), работающих в расплаве алюминия при температуре 1200°С, стеклоплавильных аппаратов для вытягивания стекловолокна при температуре до 1600°С.

Изобретение относится к способу малодеформирующей диффузионной сварки керамических элементов, к изготовленным таким способом монолитам и их применениям. .

Изобретение относится к вакуумно-плотному и стойкому к изменениям температуры соединению материалов из алюмооксидного сапфира и алюмоокисидной керамики, а также к способу его изготовления и его применению.

Изобретение относится к нанотехнологии. Порошок карбоксилированных наноалмазов суспендируют в жидкой среде из группы, включающей полярные протонные или апротонные растворители, биполярные апротонные растворители, ионные жидкости или их смеси, например, в воде.

Изобретение может быть использовано в качестве электродного материала в химических источниках тока, носителя катализаторов и сорбента медицинского назначения. Металлорганическое соединение - глицеролат цинка состава Zn(С3Н7О3)4 - термообрабатывают в инертной атмосфере при 500-750°С.

Изобретения могут быть использованы при изготовлении материалов для аэрокосмической, ракетной и военной техники, а также для электронной промышленности. Огнеупорный высокопрочный композит (ОВК) образован как многослойная структура путем многопроходной пакетной прокатки (МПП) и состоит из повторения пакетов слоёв углерода в виде графита или графена, а также слоёв металлов, по крайней мере один из которых является тугоплавким, и/или соединений металлов, в состав которых входит минимум один тугоплавкий металл, и/или карбида тугоплавкого металла.

Изобретение может быть использовано в квантовой физике, биологии и медицине. Готовят смесь из порошков углеводорода и легирующей добавки, в которую дополнительно вводят порошок ультрадисперсного алмаза с размером частиц 3-4 нм.

Изобретение относится к способу экстракции соединения ряда фосгена из исходного потока газа, включающему: обеспечение мембранного контакторного модуля, содержащего мембрану, которая имеет по меньшей мере две стороны: газовую сторону и жидкостную сторону; обеспечение возможности протекания исходного потока газа, содержащего соединение ряда фосгена на газовой стороне мембраны; и обеспечение возможности протекания потока жидкого экстрагента, подходящего для растворения соединения ряда фосгена, на жидкостной стороне мембранного контакторного модуля, чтобы поток жидкого экстрагента абсорбировал соединение ряда фосгена из исходного потока газа и обеспечивал второй поток жидкого экстрагента, обогащенный соединением ряда фосгена, причем исходный поток газа содержит соединение ряда фосгена и второе газообразное соединение, выбираемое из группы, состоящей из хлороводорода, угарного газа, углекислого газа, азота и/или хлора, а также любой их комбинации; в котором поток жидкого экстрагента имеет в отношении соединения ряда фосгена более высокую растворяющую способность, чем в отношении второго газообразного соединения; и в котором обеспечивается обедненный соединением ряда фосгена поток второго газа.

Изобретение относится к получению порошков тугоплавких карбидов переходных металлов IV и V подгрупп с температурой плавления, превышающей 3000°С. Способ включает термообработку шихты, отмывку и сушку порошка.

Изобретение относится к производству углекислого газа, предназначенного для применения в газированных напитках. Установка термического разложения 100 содержит генератор радиочастотной (РЧ) энергии 130, РЧ-антенну 135 или электрод, подключенный к указанному генератору РЧ-энергии 130 для подведения тепла для термического разложения материала (гидрокарбоната натрия), по меньшей мере одну капсулу 120, содержащую термически разлагаемый материал, капсульную камеру 110 с герметизируемым отверстием, выполненную с возможностью помещения и содержания в себе по меньшей мере одной капсулы 120, а также способностью выдерживания заданного давления, образующегося в указанной капсуле 120, и по меньшей мере один канал 140, имеющий первый конец 145а, открытый со стороны указанной капсулы 120, и второй конец 145b, соединенный с напорным клапаном 150.

Изобретение относится к способу риформинга содержащих углеводороды и диоксид углерода газовых смесей. Способ включает приведение в контакт исходного газа с содержащим благородный металл катализатором, превращение газа в первый газообразный продукт, приведение в контакт полученного первого газообразного продукта с не содержащим благородный металл катализатором и превращение первого газообразного продукта во второй газообразный продукт, при этом технологическое давление способа составляет от 5 до 200 бар.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Получение синтез-газа для производства аммиака из содержащего углеводороды сырья 20 включает стадии первичной конверсии 21 с водяным паром, вторичной конверсии 23 с потоком оксиданта и очистку потока, выходящего со стадии вторичной конверсии.

Изобретение относится к синтезу Фишера-Тропша. Способ проведения синтеза Фишера-Тропша включает хлорщелочной процесс, при этом в целом способ включает: 1) газификацию исходного материала с целью получения сырого синтез-газа для синтеза Фишера-Тропша, содержащего Н2, СО и СО2; 2) электролиз насыщенного раствора NaCl с использованием промышленного хлорщелочного процесса с целью получения раствора NaOH, Cl2 и H2; 3) удаление СО2 из сырого синтез-газа с использованием раствора NaOH, полученного на стадии 2), с целью получения чистого синтез-газа или на стадии 3) СО2 сначала отделяют от сырого синтез-газа с получением чистого синтез-газа, а затем СО2 абсорбируют водным раствором NaOH, полученным на стадии 2); 4) вдувание Н2, полученного на стадии 2), в чистый синтез-газ с целью регулирования молярного отношения СО/Н2 в чистом синтез-газе так, чтобы оно удовлетворяло требованиям реакции синтеза Фишера-Тропша, и затем осуществляют производство соответствующих жидких углеводородов и парафиновых продуктов.

Изобретение относится к устройствам индикации предыстории продуктов, например, в отношении температурного режима. Соответствующее изобретению устройство включает покровный слой, индикаторный слой, активаторный слой, а также необязательный замедляющий слой.

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для изготовления блоков из графитовых деталей, способных использоваться при высоких температурах. Сначала на торцевые поверхности подлежащих соединению графитовых деталей наносят слои поливинилацетата, в полученный шов в качестве присадки механически втирают молотый кремний. Затем склеивают детали через прокладку из тонкого углеродного войлока. После высыхания клея полученную заготовку помещают в герметичную печь и проводят сварку состыкованных таким образом деталей посредством нагрева до температуры, превышающей точку плавления кремния, в среде вакуума или инертного газа. Получают малогазопроницаемый и стойкий к повышенным температурам блок из двух и более графитовых деталей с упрощением технологии его изготовления. 1 пр.

Наверх