Защитное покрытие

Изобретение относится к области производства защитных покрытий, которые могут быть использованы при эксплуатации неорганических волокнистых композиционных материалов (КМ) конструкционного назначения в изделиях авиационно-космической и машиностроительной промышленностей. Технической задачей изобретения является создание защитного покрытия, обладающего повышенной растекаемостью и температуроустойчивостью на композиционных материалах при рабочих температурах до 1600°С. Предлагается защитное покрытие, имеющее следующий химический состав, вес.%: SiO2 - 0,1-10, SiB4 - 0,1-0,5, MoSi2 - 0,2-5, SiC - 1,5-10, Si3С5Н15О0,25 - остальное. Применение защитного покрытия на неорганических волокнистых материалах позволит получить композиционные материалы с высокой рабочей температурой и большим ресурсом эксплуатации изделий нового поколения в авиакосмической промышленности. 2 табл.

 

Изобретение относится к области производства защитных покрытий, которые могут быть использованы при эксплуатации неорганических волокнистых композиционных материалов (КМ) конструкционного назначения в изделиях авиационно-космической и машиностроительной промышленностей.

Известно защитное покрытие следующего химического состава, вес.%:

SiО2 40-75

Аl2О3 6-18

CaO 4-11

MgO 1-4

В2О3 5-15

Na2О 0,5-1

К2О 0,3-3

BaO 5-10

Аl2О3·3SiO2 2-7 Патент РФ №2151110

Недостатком известного покрытия является недостаточная растекаемость покрытия на композиционных материалах.

Известно также защитное покрытие химического состава, вес.%:

SiО2 28-50

Аl2О3 5-15

CaO 1-6

MgO 1-4

В2О3 14-45

Na2O 1-6

К2О 1-4

BaO 3-12

2CaO· SiО2 0,1-0,5

3CaO· Аl2О3 0,1-0,5 Патент РФ №2151111

Недостатком известного покрытия является недостаточная температуроустойчивость.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является защитное покрытие следующего химического состава, вес.%:

SiО2 10-30

Аl2О3 3-20

CaO 8-12

MgO 0,5-5

В2О3 3-12

Na2O 0,1-0,4

К2О 0,1-0,2

BaO 3-11

SiB4 0,5-5

MoSi2 32-70 Патент РФ №2190584

Недостатком прототипа является недостаточная растекаемость покрытия и температуроустойчивость композиционного материала.

Технической задачей изобретения является создание защитного покрытия, обладающего повышенной растекаемостью и температуроустойчивостью на композиционных материалах при рабочих температурах до 1600° С. Поставленная техническая задача достигается тем, что предложенное защитное покрытие, включающее SiO2, SiB4, MoSi2, дополнительно содержит SiC и Si3С5Н15O0,25 при следующем соотношении компонентов, вес.%:

SiО2 0,1-10

SiB4 0,1-0,5

MoSi2 0,2-5

SiC 1,5-10

Si3C5H15О0,25 Остальное

Примеры осуществления.

Пример 1.

Для приготовления суспензии защитного покрытия поликарбосилан (Si3C5H15O0,25) в количестве 98,1 вес.% помещали его в стеклянную емкость и смешивали с мелкодисперсными порошками размером 1-5 мкм в вес.% SiO2-0,1, SiB4-0,1, SiC-1,5, MoSi2-0,2. Нанесение покрытия осуществляли следующим образом: полученную суспензию заливали в эксикатор, в суспензию помещали образцы волокнистых композиционных материалов систем SiO2/Al2O3, С/SiC и подвергали свободной пропитке при комнатной температуре в течение 10 часов. Затем образцы извлекали из суспензии, подвергали сушке при температуре 150° С в течение 3 часов и формировали покрытие в инертной среде до температуры 700° С со скоростью 1° град/мин.

На полученных образцах исследовались растекаемость покрытий и температуроустойчивость композиционных материалов систем SiO2/Al2O3, С/SiC.

Примеры 2, 3 получения защитных покрытий осуществляли аналогично примеру.

Авторами экспериментально установлено, что введение SiC и Si3C5H15O0,25 в соответствии с заявленным соотношением компонентов в покрытии привело к улучшению растекаемости покрытия и повышению температуроустойчивости композиционного материала. Ренгеноструктурный анализ покрытия показал, что в процессе его формирования образуется сложная кристаллическая фаза 2 SiO2·MoSi2·SiB4, которая обеспечивает повышенную растекаемость покрытия и температуроустойчивость композиционного материала.

Составы предлагаемых покрытий, свойства покрытий и композиционных материалов приведены в таблицах 1, 2.

Таблица №1
Номера составов покрытийКомпоненты, вес.%
 SiO2SiB4MoSi2SiCSi3C5

H15O0.25
Al2O3CaOMgOВ2О3Na2OК2OBaO
Предлагаемое            
10,10,10,21,5OCT.-------
25,50,252,57,0OCT.-------
3100,556,5OCT.-------
Прототип152,7551--15102,570,20,157

Таблица №2
Состав покрытий, №п/пРастекаемость, % ком. мат-ла

SiО2/Al2О3
Растекаемость, % ком. мат-ла C/SiCТемпературоустойчивость ком. мат-ла с защитным покрытием SiO2/Al2O3 (% усадки)Температуроустойчивость ком. мат-ла с защитным покрытием C/SiC (% усадки)
   1200° С1400° С1600° С1200° С1400° С1600° С
Предлагаемое покрытие

1

2

3


100

100

100


100

100

100


0,1

0,2

0,15


0,4

0,3

0,35


0,55

0,45

0,5


0,25

0,15

0,3


0,25

0,35

0,4


0,4

0,45

0,5
Прототип5536105812

Растекаемость покрытия по всей поверхности волокон композиционного материала в процентах определялась по наличию покрытия методом послойной электронной микроскопии композиционного материала с покрытием.

Из таблицы 2 видно, что растекаемость предлагаемого защитного покрытия на композиционных материалах SiО2/Аl2О3 и C/SiC в 20 раз выше по сравнению с защитным покрытием - прототипом.

Температуроустойчивость композиционных материалов SiO2/Al2O3 и C/SiC с предлагаемым защитным покрытием и покрытием - прототипом определялась процентом усадки образца путем замера размеров образца (высоты и длины) после нагревов при температуре 1200° С, 1400°С, 1600° С, отнесенных к первоначальным размерам образца.

Температуроустойчивость композиционных материалов SiO2/Al2O3 и C/SiC, с предлагаемым покрытием на образцах системы SiO2/Al2O3 при температурах нагрева 1200° С, 1400° С, 1600° С выше в 30, 20, 20 раз, на образцах C/SiC выше в 25, 26, 28 раз соответственно по сравнению композиционного материала с покрытием - прототипом. (Таблица 2).

Применение защитного покрытия на неорганических волокнистых материалах позволит получить композиционные материалы с высокой рабочей температурой и большим ресурсом эксплуатации изделий нового поколения в авиакосмической промышленности.

Защитное покрытие, включающее SiO2, SiB4, MoSi2, отличающееся тем, что дополнительно содержит SiC и Si3C5H15О0,25 при следующем соотношении компонентов, вес.%:

SiO2 0,1-10

SiB4 0,1-0,5

MoSi2 0,2-5

SiC 1,5-10

Si3C5H15О0,25 Остальное



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к композиционной поверхностной системе на материалах, содержащих натуральные и синтетические алмазы, обладающей высокой адгезионной способностью к связке в алмазных инструментах или изделиях, износостойкостью и химстойкостью.
Изобретение относится к области получения огнеупорных материалов и их использования в металлургии. .

Изобретение относится к области электротехнических материалов и предназначено для изготовления материала на основе кремнезоля и объемно-упрочненных тканых материалов на основе кремнеземных или кварцевых волокон для электротехнической промышленности.

Изобретение относится к производству фарфоровых изделий, преимущественно декорированных кобальтом. .

Изобретение относится к методам окрашивания рельефных декоративных изделий, изготавливаемых из керамики, гипса или пластмассы. .

Изобретение относится к защитным покрытиям и может быть использовано для повышения срока службы карбидкремниевых электронагревателей. .

Изобретение относится к получению композиционных материалов, получаемых пропиткой углерод/углеродных материалов, применяемых в областях, где действуют высокие температуры, например для изготовления тормозов для самолетов.

Изобретение относится к конструкционным, электроизоляционным и теплозащитным материалам, может быть использовано в качестве теплозащитных и электроизоляционных материалов узлов космических объектов, например для тепловой защиты антенн, а также в авиационной, электротехнической и других областях промышленности.

Изобретение относится к области электротехнических материалов и предназначено для изготовления материала на основе фосфатного связующего и кварцевой стеклоткани для электротехнической промышленности и специальной техники.

Изобретение относится к технологии получения неорганических волокнистых материалов, преимущественно на основе кварцевого стекловолокна, и может быть использовано для изготовления плоских и фасонных изделий теплотехнического, радиотехнического и химического назначения.
Изобретение относится к области химической технологии, а именно к огнеупорам, используемым в качестве теплоизолирующего материала в высокотемпературных устройствах.

Изобретение относится к электроизоляционным конструкционным стеклотекстолитам и может быть использовано в качестве электроизоляторов. .

Изобретение относится к области электротехнических материалов и предназначено для изготовления материала на основе кремнезоля и объемно-упрочненных тканых материалов на основе кремнеземных или кварцевых волокон для электротехнической промышленности.

Изобретение относится к получению теплоизоляционных формованных изделий и может найти применение в металлургии, авиа- и ракетостроении, энергетике, в том числе атомной, металлообрабатывающей и других областях промышленности.

Изобретение относится к производству теплоизоляционных изделий, содержащих керамические волокна и предназначенных для изготовления изделий для футеровки тепловых агрегатов.

Изобретение относится к композитным материалам C/C-SiC, то есть к материалам с основой из волокон углерода, усиленной композитной матрицей углерод - карбид кремния для элементов тормозов.
Изобретение относится к области получения грунтового покрытия для стали с использованием глиноземсодержащего отхода металлургического предприятия и может быть использовано в народном хозяйстве для технического эмалирования.
Наверх