Склад для захисного покриття на вуглеграфітових та вуглець-вуглецевих композиційних матеріалах

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Склад для захисного покриття на вуглеграфітових та вуглець-вуглецевих композиційних матеріалах, що містить хромовмісну суміш, оксид алюмінію, порошок кремнію, порошок титану, газотранспортний реагент, який відрізняється тим, що додатково склад містить порошки молібдену, як газотранспортний реагент - металічний йод та фтористий натрій, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %:

хромовмісна суміш (Сr2О3+Аl)

25-35

порошок кремнію

10-20

порошок титану

15-20

порошок молібдену

8-12

металічний йод

1-2

фтористий натрій

0,5-1

оксид алюмінію

решта.

Текст

Реферат: Склад для захисного покриття на вуглеграфітових та вуглець-вуглецевих композиційних матеріалах містить хромовмісну суміш, оксид алюмінію, порошок кремнію, порошок титану, газотранспортний реагент. Додатково склад містить порошки молібдену, як газотранспортний реагент - металічний йод та фтористий натрій. UA 80428 U (54) СКЛАД ДЛЯ ЗАХИСНОГО ПОКРИТТЯ НА ВУГЛЕГРАФІТОВИХ ТА ВУГЛЕЦЬ-ВУГЛЕЦЕВИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛАХ UA 80428 U UA 80428 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до металургії та машинобудування, зокрема до захисту жароміцних конструкційних матеріалів, які застосовуються в умовах агресивного впливу високотемпературних газових потоків, а саме, для захисту тиглів для одержання металів, нагрівачів та захисних екранів електронагрівачів. Відомий склад для захисту жароміцних вуглеграфітових матеріалів за допомогою захисних покриттів (патент РФ № 2069208, С04В41/45, 1996), що містить (мас. %): порошок оксиду алюмінію 1,0-3,0 порошок дисиліциду 40-50 молібдену порошок оксиду бору 8-10 порошок оксиду кремнію 41-47. Недоліком цього покриття є висока ймовірність виникнення сітки тріщин під час роботи деталей в умовах високих температур. Відоме також високотемпературне покриття (АС СССР № 464568, С04В41/87, 1975), що містить (мас. %): порошок кремнію 10-25 порошок дисиліциду 63-75 молібдену порошок хрому 5-10 порошок бору 3-5. Недоліком відомого складу є низька жаростійкість при температурах вище 1350 °C. Найближчим по сукупності ознак до складу, що заявляється, є склад для захисного покриття вуглеграфітових матеріалів (патент України № 30444, С25С3/06, 2008), що містить (мас. %): хромовмісна суміш (Сr2О3+Аl) 20-22 порошок кремнію 7-10 порошок титану 20-25 газотранспортний реагент 1-2 оксид алюмінію решта, який використовується на вуглеграфітових елементах електролізерів при виробництві алюмінію та магнію. Недоліком відомого складу є невисока адгезійна здатність, а також низька жаростійкість за температур вище 1500 °C. В основу корисної моделі поставлена задача розробки складу для захисного покриття на вуглеграфітових та вуглець-вуглецевих композиційних матеріалах, в якому за рахунок введення нових компонентів забезпечується підвищення жаростійкості та експлуатаційних характеристик. Для вирішення поставленої задачі у складі для захисного покриття на вуглеграфітових та вуглець-вуглецевих композиційних матеріалах, що містить хромовмісну суміш (Сr2О3+Аl), порошок кремнію, порошок титану, оксид алюмінію і газотранспортний реагент, згідно з корисною моделлю, він додатково містить порошки молібдену та як газотранспортний реагент металічний йод та фтористий натрій, при наступному співвідношенні компонентів, (мас. %): хромовмісна суміш (Сr2О3+Аl) 25-35 порошок кремнію 10-20 порошок титану 15-20 порошок молібдену 8-12 металічний йод 1-2 фтористий натрій 0,5-1 оксид алюмінію решта. Склад, що заявляється, дозволяє досягти підвищеної жаростійкості, поверхневої міцності при температурах вище 1500 °C і зносостійкості поверхні деталей за рахунок утворення на поверхні покриття з карбіду кремнію, силіцидів титану та молібдену, легованих хромом. Захисне покриття містить баластну добавку - оксид алюмінію Аl2О3, що практично не бере участі у хімічних перетвореннях, які протікають під час відновлення оксиду хрому Сr2О3, але, поглинаючи частину тепла, вона дозволяє регулювати температуру горіння шихти під час закінчення реакції. Добавляючи у порошкову суміш оксид алюмінію, можна довести зниження максимальної температури процесу до технологічно необхідної. При введені до реактора низького вмісту хромовмісної суміші 35 % реакція відновлення може проходити 1 UA 80428 U 5 10 15 20 25 30 35 бурхливо, з викидом шихтового матеріалу. Також це призводить до великих витрат порошків та надлишкового перегріву реактора з можливим подальшим пошкодженням обладнання. Наявність у шихті порошків титану, молібдену та кремнію дозволяє отримувати захисне покриття, що складається з прошарків карбіду кремнію, силіцидів титану та молібдену. При введені у шихту порошків титану чи молібдену менш ніж зазначено, відбувається тільки молібденосиліціювання чи титаносиліціювання відповідно, що не задовольняє виконанню поставленої задачі. Йод у складі виконує роль газотранспортної речовини, завдяки чому економляться компоненти шихти. Допустима концентрація йоду обумовлюється тим, що при недостатньому його вмісті 2 %, реакція може відбутися дуже бурхливо з розтравлюванням поверхні покриття, а також йод може проникати у глиб покриття, що негативно впливає на експлуатаційні характеристики захисного шару. Застосування фтористого натрію, що також виконує роль газотранспортної речовини, здійснюється для поліпшення умов насичення поверхні вуглеграфітових та ВВ матеріалів. При вмісті фтористого натрію 1 % відбувається спікання шихти, що погіршує транспортування активних атомів легуючих компонентів до поверхні деталей. Склад для одержання захисного покриття був випробуваний в лабораторних умовах. Хімікотермічна обробка зразків проводилася в реакторі відкритого типу в інтервалі температур 10001200 °C. Процес проводили в режимі теплового самозапалювання. Тривалість ізотермічної витримки варіювалась від 60 до 120 хв. як джерело активних атомів елементів, які насичують поверхню деталей, були чисті порошки титану, молібдену, кремнію та оксид хрому, що відновлюється безпосередньо в реакторі порошком алюмінію. Дисперсність порошків становила 150-200 мкм. Аналіз отриманих результатів показує, що жаростійкість запропонованого покриття на зразках з вуглець-вуглецевого матеріалу значно підвищується. При проведенні випробування вихідного покриття при термоциклюванні: нагрів до 1700 °C охолодження до 120-200 °C; покриття витримувало до 20 циклів, зменшення маси зразка близько до 2-3 %. Запропоноване покриття за рівних умовах витримує до 40 циклів зі зменшенням маси деталі близько 0,5 % від маси. Оцінку жаростійкості проводили гравіметричним способом по зміненню маси, що належить до одиниці вихідної площі зразка. Умови випробувань: Т=1200 °C протягом 30 год. 2 Швидкість змінення маси на відомому покритті сягнула - 64 мг/см за 30 годин випробувань, за 2 запропонованим покриттям +10 мг/см за той же час випробувань. Порівнювальні дані наведені у таблиці. Таблиця Склад Вміст компонентів середовища, мас. % Сr2О3+Аl Si Ті Відомий 1 20 Запропонований 2 25 3 30 4 35 5 20 6 40 Оптимальним є склад № 3 40 45 в cкладі Мо І2 насичуючого NaF Аl2О3 Товщина Час покриття, насичення, г мкм 7 20 1 52 1,5 40 10 18 20 22 25 15 15 20 10 20 8 10 12 1 1,5 2 3 0,5 1 1 1 2 40,5 24,5 10 47 10 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 60 90 80 30 35 Склад, що заявляється, дозволяє досягти високих показників жаростійкості поверхневого шару вуглеграфітових та ВВ матеріалів. У результаті поверхневого зміцнення деталей з вуглець-вуглецевих та вуглеграфітових матеріалів, за рахунок добавки в шихту молібдену, фтористого натрію, металічного йоду та збільшення кількості кремнію, поліпшуються наступні техніко-економічні показники: 1. Збільшуються жаростійкість вуглеграфітових та ВВ матеріалів в 1,3-1,45 разу у порівнянні з відомим покриттям. 2 UA 80428 U 5 2. Відпрацьована суміш може застосовуватись в інших галузях порошкової металургії безвідходно. 3. Економляться дорогі компоненти шихти (порошок алюмінію, титану, молібдену та кремнію) за рахунок введення в шихту як газотранспортного агента металічного йоду, фтористого натрію. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Склад для захисного покриття на вуглеграфітових та вуглець-вуглецевих композиційних матеріалах, що містить хромовмісну суміш, оксид алюмінію, порошок кремнію, порошок титану, газотранспортний реагент, який відрізняється тим, що додатково склад містить порошки молібдену, як газотранспортний реагент - металічний йод та фтористий натрій, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: хромовмісна суміш (Сr2О3+Аl) 25-35 порошок кремнію 10-20 порошок титану 15-20 порошок молібдену 8-12 металічний йод 1-2 фтористий натрій 0,5-1 оксид алюмінію решта. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Composition for the protective coating on carbon-graphite, and carbon-carbon composite materials

Автори англійською

Sereda Borys Petrovych, Onischenko Anton Mykolaiovych, Kruhliak Iryna Vasylivna, Bielokon Yurii Oleksandrovych, Sereda Dmytro Borysovych

Назва патенту російською

Состав для защитного покрытия на углеграфитовых и углерод-углеродных композиционных материалах

Автори російською

Середа Борис Петрович, Онищенко Антон Николаевич, Кругляк Ирина Васильевна, Белоконь Юрий Александрович, Середа Дмитрий Борисович

МПК / Мітки

МПК: C25C 3/06

Мітки: захисного, композиційних, вуглеграфітових, покриття, вуглець-вуглецевих, матеріалах, склад

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/5-80428-sklad-dlya-zakhisnogo-pokrittya-na-vuglegrafitovikh-ta-vuglec-vuglecevikh-kompozicijjnikh-materialakh.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Склад для захисного покриття на вуглеграфітових та вуглець-вуглецевих композиційних матеріалах</a>

Подібні патенти