Защитное покрытие для силицированных углеродных материалов и способ нанесения покрытий на силицированные углеродные материалы

 

Сущность изобретения: покрытие включает в мае. %: оксид гафния 90-98, оксид из группы: оксид лантана, оксид неодима, оксид железа, оксид никеля, оксид кобальта 2-10. На образцы силицированного графита наносят органический раствор диметилформамида в четыреххлористом углероде, содержащий гафний и один металл из группы: La, Nd, Fe, Co, Ni. После нанесения раствора изделие сушат при 100-120°С и прокаливают при 800-1000°С в атмосфере аргона. Характеристика покрытия: температура полного прогара покрытия 1800-1880°С. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

ФФй " 4 ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСтИНЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 04 В 35/52

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВ l OPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4871506/33 (22) 16.10.90 (46) 15.01.93. Бюл, N 2 (71) Московский химико-технологический институт им. Д.И.Менделеева (72) В.П.Селезнев, Г.А.Кравецкий, Д.Г.Филиппов, З.B.Ìóõàìåòøèíà, И.П.Соколов, Р.Г,Гаджиев, А.Е.Морозов и В.Н.Шеин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1551698, кл. С 04 В 35/52. 1990, Патент ФРГ № 2042810, кл. С 04 В 35/54, 1974. (54) ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СИЛИЦИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к защитным покрытиям для силициронных углеродных материалов, позволяющим повысить их жаростойкость и может быть использовано в металлургической, авиационной, химической и других отраслях промышленности.

Известные защитные покрытия, наносимые на углеродные материалы для повышения жаростойкости в окислительных средах, вклю .ают оксиды алюминия, кремния, бора, оксиды металлов il группы Zn, Pb, I/, Сг, Мо, Nb, Та, W. Однако использование этих покрытий не позволяет эксплуатировать изделия из силицировэнного графита при температурах выше -1400 С (1390 С).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является защитное покрытие, включающее, мэс.%: оксиды

„„50 „„1787982 А1

НА СИЛИЦИРОВАННЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ

МАТЕ P ИАЛ Ы (57) Сущность изобретения: покрытие включает в мас.%: оксид гафния 90-98, оксид из группы: оксид лантанэ, оксид неодима, оксид железа, оксид никеля, оксид кобальта

2 — 10. На образцы силицированного графита наносят органический раствор диметилформамида в четыреххлористом углероде, содержащий гафний и один металл из группы:

La, Nd, Fe, Со, Ni. После нанесения раствора изделие сушат при 100-120 С и прокэливают при 800 — 1000 С в атмосфере аргона, Характеристика покрытия: температура полного прогара покрытия 1800-1880 С. 2 с.п. ф-лы, 2 табл. кальция 3 — 10; кремния 17 — 68; магния 27 — 58; фторида кальция 2 — 15 и обеспечивающее высокую жаростойкость изделий при

1600 С.

Наиболее близким способом нанесения покрытия является способ, по которому углеродные материалы подвергаются импрегнированию органическим соединением бора, сушке при 250 — 350 С и прокаливанию при температурах 350 — 1000 С.

Целью изобретения является повышение жаростойкости изделий из силицирован ного графита.

Поставленная цель достигается тем, что на поверхности изделий из силицированного графита формируют покрытия из оксида гафния и одного из оксидов металлов, выбранных из группы, включающей лантэн, 1787982 <еодим или металлы Vill группы периодиче ской системы. Максимальный эффеvT достиràåTcÿ, если оксид гэфния содержится в покрытии в количестве 90-98 мол., а оксиды из названной группы — 2 — 10 .

Для получения покрытий растворы диметилформамида в четыреххлористом углероде, содержащие гафний,. лантан или неодим или металлы Vill группы, наносят на поверхность силицированных углеродных материалов, далее сушат их на воздухе при температурах 100 — 120 С и прокаливают в атмосфере аргона при 800 — 1000 С.

Пример. На цилиндрические образцы из силицированного графита марки ПГ-50 диаметром 14,9 мм и высотой 110 мм наносят органический раствор диметилформамида в четыреххлористом углероде, содержащий, мас. : Hf 95,84; Fe 4,16, Образец высушивают на воздухе при 100 С и прокаливают при температуре 800 С.,Испытания на жаростойкость проводят по интенсивности окисления силицированного углеродного материала с покрытием при температуре 1750 С. Скорость окисления образца составила 0,0022 г/см мин. Визуально образец не претерпевал никаких изменений. В табл.1 представлены составы других покрытий и результаты испытания аналогичных образцов, Определены температуры начала перехода {плавления) и полного прогара покрытия .в окислительной газовой среде методом прямого пропускания электрического тока через образцы, Контроль температуры образцов проводился непрерывно, Как следует из представленных в табл,1 данных, прогар покрьпий с содержанием основы Н102, составляющим

90--98, происходит при температурах выше 1820 С, а температура начала плавления превышает значения. достигнутые B прототипе, нэ 100-130 С. Это позволяет использовать изделия из силицированного графита с заявляемым защитным слоем в качестве огнеупорной кладки печей обжига и в других случаях, требующих особо высокой стойкости материалов в окислительной атмосфере, 5 Ограничение содержания Н10 в пленке, составляющее 98, связано с трудностью получения растворов гафния с более высоким содержанием.

Найденные режимы сушки 100-120"С и

10 прокаливания 800-1000 С обеспечивали наилучшее качество покрытий. При получении покрытий при температурах, выходящих зэ пределы указанных значений,. наблюдалось ухудшение адгезии, наруше15 ние сплошности покрытий при испытаниях, появление трещин, Формула изобретения

1, Защитное покрытие для силициро20 ванных углеродных материалов, включающее тугоплавкие оксиды металлов, о т л и ча ю щ е е с я тем, что, с целью повышения жаростойкости материалов, в качестве оксидов тугоплавких металлов, оно содержит

25 HfOz и один оксид из группьк l а Оз, Иб Оз, Fp203, СО203, Nl0 при следующем соотношении компонентов мас, :

Н 102 90-98

Оксид из

30 группы: La203, ИсЬОз, Ге Оз, СозОз 2-10

2. Способ нанесения покрытий на силицированные углеродные материалы, включающий импрегнирование органическими

35 растворами металлов, сушку и прокаливание при 800 — 1000 С, о т л и ч а ю щ.и и с я тем, что, с целью повышения жаростойкости защитного покрытия, для импрегнирования используют растворы диметилформамида в

40 четыреххлористом углероде, содержащие гафний и один металл из группы: (а, Nd, Fe, Со, Ni, сушку ведут на воздухе при 100—

120"С, а прокаливание осуществляют в атмосфере аргона.

1787982

Таблица 1

Состав и свойства покрытий

Температура полного прогара покрытия, С

Темпе ратура начала перехода, ОС

Температу- Температура сушки, С ра прокаливания, С

Содержание компонентов в пленке, мас.

Образцы

МО-или

М203

Н102

Ге20з

12

2

NI0

13

2

Со20з

13

2

NdzOg

11

2

1 азОз

12

". 820

1870

1780

88

96

100

800

1780

1870

87

120

1000

1770

1850

87

94

9

11

120

800

1790

1880

89

96

13

14

110

900

1680

88

98 отипу

1660

17

18

19

100

900 по прот

Таблица 2

Составы покрытий и результаты испытаний образцов на термостойкость при температуре 1750 С

1787982

Продолжение табл. 2

Скорость окисления, г/см мин

Состав покрытия, мас, MO или М20з

Hf02 С020з

0,010

° !

0,008

° !

0,008

° !

0,019 полное разрушение пок ытия

Техред М.Моргентал

Корректор М,Ткач

Редактор

Заказ 47 Тираж Подписное

ВНИИПИ Гфсудар..i венного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Произвгтдственн здательский комбинат Патент", г, ужгорпя ул Г-тг. г; «, (: т

По прототипу:

MgO — 35

СаО-8

CeFz - 10

Я!Ог - остальное

94

96

10

И020з

2 азОз

0,002

0,001

0,001

0,002

0,001

0,001

0,002

0,001

0,001

Результаты визуального наблюдения

Частичное разрушение

Без изменений

Частичное разрушение

Без изменений

Частичное разрушение

Без изменений