Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО АНТИОКИСЛИТЕЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ НА УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛАХ
СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО АНТИОКИСЛИТЕЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ НА УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛАХ

СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО АНТИОКИСЛИТЕЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ НА УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛАХ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: защитные покрытия, применяемые в различных отраслях техники (машиностроение, авиация и др. высокотемпературные области техники) и может быть использовано для защиты углеродных материалов. Сущность изобретения: покрытие включает в себя боросиликатное стекло состава, мас. % : SiO2 10 - 20; B2O3 50 - 70; PbO 5 - 15; MgO 5 - 10; Na2O 5 - 10; Al2O3 1 - 5, при этом содержание всех компонентов должно быть в следующих соотношениях, мас. % : боросиликатное стекло 10 - 28; аморфный бор - 4 - 16; нитрид бора 1 - 6; фосфорная кислота 10 - 20; разбавитель остальное. Состав обеспечивает снижение трудозатрат и возможность восстановления покрытия без демонтажа конструкций за счет холодного отверждения покрытия. 2 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2012553
Класс(ы) патента: C04B41/87, C04B35/52
Номер заявки: 5002723/33
Дата подачи заявки: 25.07.1991
Дата публикации: 15.05.1994
Заявитель(и): Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита
Автор(ы): Орлов А.Ю.; Стеценко А.П.; Кулаков В.В.; Демин А.В.
Патентообладатель(и): Государственный научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита
Описание изобретения: Изобретение относится к защитным покрытиям, применяемым в различных отраслях техники (машиностроение, авиация и другие высокотемпературные области техники) и может быть использовано для получения защитных антиокислительных покрытий на углеродных материалах (УМ).
Известны неорганические покрытия, содержащие в своем составе соединения фосфора и кремния.
Наиболее близким к предлагаемому объекту является покрытие для защиты электродов от окисления в процессе электроплавки (3), принятое за прототип.
Состав покрытия содержит следующие компоненты, мас. % : SiO2 0,5-15 SiC 2-50 TiO2 2-50 Фосфорная кислота 1-25 Вода 10-70
Покрытие обеспечивает эффективную защиту от окисления при температурах до 900оС. Основным недостатком данного покрытия является необходимость термообработки для его отверждения, что требует дополнительного оборудования и затрат на эксплуатацию.
Целью изобретения является снижение трудозатрат и возможность восстановления покрытия без демонтажа конструкций за счет обеспечения холодного отверждения.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом составе для получения защитного антиокислительного покрытия на углеродных материалах, содержащем в качестве связующего фосфорную кислоту и порошкообразный наполнитель, включающий фосфатообразующие и инертный компоненты, а также разбавитель, в качестве фосфатообразующих компонентов наполнитель содержит аморфный бор и порошок боросиликатного стекла состава, мас. % : SiO2 10-20 B2O3 50-70 PbO 5-15 MgO 5-10 Na2O 5-10 Al2O3 1-5 а в качестве инертного компонента - нитрид бора при следующих соотношениях компонентов в составе, мас. % : Боросиликатное стекло 10-28 Аморфный бор 4-16 Нитрид бора 1-6 Связующее (фос- форная кислота) 10-20 Разбавитель Остальное
Предлагаемый состав позволяет получать покрытия холодного отвердевания на УМ, причем для этого не требуется специальных условий и оборудования, необходимых для проведения термообработки, что уменьшает трудозатраты. Кроме того, сокращается время формования на УМ. Используя настоящее изобретение можно восстанавливать покрытия без демонтажа конструкций, что существенно особенно в случае неразборных конструкций.
Химический и фазовый состав, структура, определяющие защитные свойства покрытия, формируются в процессе отвердевания и при нагревании в условиях эксплуатации. Порошок боросиликатного стекла взаимодействует с фосфорной кислотой при нормальных условиях, обеспечивая твердение покрытия.
Химическая реакция протекает активно и для ее замедления служит нитрид бора, инертный по отношению к фосфорной кислоте при н. у.
При взаимодействии стекла с Н3РО4 окислы натрия, свинца и магния, входящие в состав стекла, образуют соответствующие фосфаты, которые за исключением последнего, являются термически неустойчивыми и при нагревании выше 700оС разлагаются с выделением Р2О5 в газовую фазу. Фосфорный ангидрид оказывает сильное ингибирующее действие на реакцию окисления углерода. Часть Р2О5 при температурах выше 800оС вступает в реакцию с элементарным бором, в который последний окисляется до В2О3. Таким образом, при нагревании до 700-1000оС образуется стекловидная фаза за счет плавления непрореагировавшего стекла, а затем количество ее нарастает вследствие образования В2О3 и взаимодействия фосфатов с расплавом оксида бора.
Количество и состав стеклофазы, главным образом, определяют защитные свойства и адгезию покрытия при повышенных температурах. Необходимым условием является хорошая смачивающая способность и растекаемость расплава стекла по поверхности УМ. Этому условию отвечают боросиликатные стекла, содержащие 10-20% масс. SiO2, 50-70% масс. В2О3 и 5-15% масс. PbO. Увеличение содержания В2О3 и PbO сверх указанных количество приводит к снижению вязкости стекла и жаростойкости получаемого покрытия. При содеpжании В2О3 50% , PbO 5% , или 20% стекло плохо смачивает поверхность УМ. Если стекло содержит менее 10 мас. % увеличивается скорость взаимодействия его с фосфорной кислотой и, следовательно, затрудняется нанесение покрытия. Оксиды магния, натрия и алюминия в указанных количествах обеспечивают технологичность состава стекла: отсутствие кристаллизации при варке, снижение улетучивания оксида бора. Превышение предельных концентраций ведет к ухудшению смачивающей способности стекла и расслоению состава при варке.
Небольшое количество кристаллической фазы, образованной термически устойчивыми фосфатами магния, кремния и бора, а также медленно окисляющимся нитридом бора, повышает вязкость и, следовательно, уменьшает стекание покровного слоя с поверхности изделия. Содержание стекла в составе покрытия (10-28 мас. % ) и кислоты (10-20 мас. % ) обеспечивает быстрое отвердевание и эффективное защитное действие покрытия. Если содержание порошка стекла < 10 мас. % , или кислоты >20 мас. % , то срок твердения покрытия увеличивается до 3-5 сут. Если количество стекла превышает 28 мас. % - сокращается срок охватывания до 2-3 мин и затрудняется нанесение покрытия. При малом содержании Н3РО4 (10 мас. % ) ухудшаются защитные свойства покрытия, т. к. количество Р2О5 становится недостаточным. Если содержание бора 16 мас. % , то ухудшается защитное действие покрытия при повышенных температурах, так как оно становится слишком легкоплавким. Покрытие, содержащее менее 4 мас. % аморфного бора, плохо смачивает поверхность УМ. Нитрид бора при содержании свыше 6 мас. % приводит к увеличению газопроницаемости покрытия, а менее 1 мас. % - к снижению термостойкости в условиях эксплуатации.
Сущность изобретения заключается в выборе компонентов состава для получения защитного антиокислительного покрытия на углеродных материалах и таких их соотношений, при которых боросиликатное стекло вследствие химического взаимодействия с фосфатным связующим обеспечивает отвердевание покрытия без термообработки, а состав композиции в целом - высокие защитные антиокислительные свойства при температурах до 1000оС.
П р и м е р. Для проверки свойств защитного антиокислительного покрытия готовили боросиликатные стекла с различным соотношением компонентов (табл. 1). Стекла варили в тигельной печи из следующих сырьевых материалов: кварцевый песок, борная кислота, окись магния, окись алюминия, сода, свинцовый сурик. Затем стекло подвергали помолу до размера частиц менее 0,3 мм.
Составы предлагаемых стекол имеют близкие свойства и обеспечивают получение покрытий с требуемыми технологическими характеристиками.
В дальнейшем было использовано стекло N 3 для приготовления составов защитных антиокислительных покрытий (табл. 2). Для этого порошок стекла смешивали с аморфным бором и нитридом бора, добавляли воду или 10% -ный водный раствор этилового спирта (составы IV и V) и фосфорную кислоту, тщательно перемешивали до получения однородной суспензии. Суспензию наносили на образцы УМ и сушили при н. у. в течение 3-х часов.
Из приведенных данных можно сделать выводы, что предлагаемый состав отвердевает без нагревания (при н. у. ) и позволяет получать покрытия, превосходящие по защитным свойствам покрытие, полученное по прототипу. (56) Заявка ЕПВ N 0134770, кл. С 04 В 41/87, 1984.
Патент Англии N 1431892, кл. С 09 К 15/02, 1974.
Патент США N 4487804, кл. Н 01 J 1/14, 1984.
Формула изобретения: СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО АНТИОКИСЛИТЕЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ НА УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛАХ, содержащий фосфорную кислоту, фосфатообразующие и инертный компоненты и разбавитель, отличающийся тем, что в качестве фосфатообразующих компонентов состав содержит аморфный бор и порошок боросиликатного стекла состава, мас. % :
SiO2 10 - 20
B2O3 50 - 70
PbO 5 - 15
MgO 5 - 10
Na2O 5 - 10
Al2O3 1 - 5
а в качестве инертного компонента - нитрид бора при следующем соотношении компонентов в составе, мас. % :
Фосфорная кислота 10 - 20
Аморфный бор 4 - 16
Боросиликатное стекло 10 - 28
Нитрид бора 1 - 6
Разбавитель Остальное