Защитное покрытие

 

Изобретение относится к технике производства силикатных материалов, которые могут быть использованы как защитные покрытия от окисления при технологических нагревах и в процессе изготовления деталей и полуфабрикатов. Защитное покрытие включает, вес.%: SiO₂ 10-30, Al₂O₃ 3-20, CaO 8-12, MgO 0,5-5,0, B₂O₃ 3-12, Na₂O 0,1-0,4, K₂O 0,1-0,2, BaO 3-11, SiB₄ 0,5-5, MoSi₂ 32-70. Технический результат изобретения - повышение термостойкости покрытия на композиционном материале при длительных нагрузках до 1400^oС. 2 табл.

Изобретение относится к технике производства силикатных материалов, которые могут быть использованы как защитные покрытия от окисления при технологических нагревах в процессе изготовления деталей и полуфабрикатов, так и при эксплуатации изделий в машиностроении и народном хозяйстве.

Известны защитные покрытия составов , вес.%: SiO₂ - 60 Аl₂О₃ - 3 В₂О₃ - 3 СаО - 15 Nа₂О+К₂О - 15 прочие окислы - 4 SiО₂ - 35 Al₂O₃ - 30 В₂О₃ - 17
СаО - 5
Na₂О+K₂О - 13[l].

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является защитное покрытие для сталей и сплавов, вес.%:
SiО₂ - 40-75
Аl₂О₃ - 6-18
СаО - 4-11
MgO - 1-4
В₂О₃ - 15
Na₂О - 0,5-1
К₂О - 0,3-3
ВаО - 5-10
Al₂О₃•3SiО₂ - 2-7[2]
Недостатком известных покрытий является недостаточная термостойкость при высоких температурах.

Перед авторами была поставлена техническая задача повышения термостойкости покрытия на композиционном материале при длительных нагревах до 1400^oС.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложено защитное покрытие, включающее SiО₂, Аl₂О₃, CaO, MgO, В₂О₃ Na₂О, К₂О, ВаО, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит SiB₄, MoSi₂ при следующем соотношении компонентов, вес.%:
SiO₂ - 10-30
Аl₂О₃ - 3-20
СаО - 8-12
MgO - 0,5-5
В₂О₃ - 3-12
Na₂O - 0,1-0,4
К₂О - 0,1-0,2
ВаО - 3-11
SiB₄ - 0,5-5
MoSi₂ - 32-70
Авторами экспериментально установлено, что введение SiB₄ и MoSi₂ и регламентированное соотношение компонентов в покрытии привело к повышению термостойкости при длительных нагревах до 1400^oС. Технология варки фритты и приготовление шликера не отличаются от принятой технологии эмалировочного производства. Покрытие толщиной 0,1-0,2 мм наносили на образцы композиционного материала (КМ) (стекло/SiC, C/SiC) краскораспылителем или окунанием и сушили на воздухе; после чего образцы с покрытием подвергали нагреву при температурах 1200, 1300, 1400^oС.

Составы предлагаемых защитных покрытий и покрытия-прототипа приведены в таблице 1, их свойства - в таблице 2.

Жаростойкость композиционного материала с покрытием (КМ C/SiC) мг/см² определялась путем взвешивания охлажденных образцов с покрытием, предварительно выдержанных при заданных температурах в течение 10 ч. Величина жаростойкости определялась приростом массы образцов с покрытием к величине их площади.

Из таблицы 2 видно, что жаростойкость композиционного материала стекло/SiC с предлагаемым покрытием при температурах нагрева 1200, 1300, 1400^oC выше в 33,3; 24; 22,8 раза; на композиционном материале С/SiC выше в 33,13,3 и 20 раз. Следовательно, предлагаемое покрытие обеспечивает защиту композиционных материалов от окисления при длительных нагревах до 1400^oC.

Термостойкость предлагаемого покрытия по сравнению с покрытием прототипом на композиционном материале стекло/SiC при температурах нагрева 1200, 1400^oС в 3; 5; 10 раз выше соответственно; на композиционном материале С/SiC выше в 3,7; 3,7 и 8,5 раза.

Применение защитного технологического покрытия на композиционных материалах позволит получить высококачественные детали и полуфабрикаты, повысить ресурс их эксплуатации, выход годных изделий, получить экономию дорогостоящих материалов и электроэнергии.

Источники информации
1. С. С.Солнцев, А.Т.Туманов. Защитное покрытие металлов при нагреве. - М.: Машиностроение, 1976, с. 26-35, табл. 4.

2. Патент РФ 2151110.

Формула изобретения

Защитное покрытие, включающее SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, B₂O₃, Na₂O, K₂O, BaO, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит SiB₄, MoSi₂ при следующем соотношении компонентов, вес. %:
SiO₂ - 10 - 30
Al₂O₃ - 3 - 20
CaO - 8 - 12
MgO - 0,5 - 5,0
B₂O₃ - 3 - 12
Na₂O - 0,1 - 0,4
K₂O - 0,1 - 0,2
BaO - 3 - 11
SiB₄ - 0,5 - 5,0
MoSi₂ - 32 - 70

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2