DE2211680C3 - Überzug auf Basis anorganischer Oxyde für ein Substrat aus Kohlenstoff zum Schutz gegen Oxydation in einer feuchten Atmosphäre und ein Verfahren zu dessen Herstllung - Google Patents

Überzug auf Basis anorganischer Oxyde für ein Substrat aus Kohlenstoff zum Schutz gegen Oxydation in einer feuchten Atmosphäre und ein Verfahren zu dessen Herstllung

Info

Publication number
DE2211680C3
DE2211680C3 DE2211680A DE2211680A DE2211680C3 DE 2211680 C3 DE2211680 C3 DE 2211680C3 DE 2211680 A DE2211680 A DE 2211680A DE 2211680 A DE2211680 A DE 2211680A DE 2211680 C3 DE2211680 C3 DE 2211680C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating
weight
boron
carbon
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2211680A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2211680A1 (de
DE2211680B2 (de
Inventor
Norman Eugene South Bend Ind. Jannasch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bendix Corp
Original Assignee
Bendix Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bendix Corp filed Critical Bendix Corp
Publication of DE2211680A1 publication Critical patent/DE2211680A1/de
Publication of DE2211680B2 publication Critical patent/DE2211680B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2211680C3 publication Critical patent/DE2211680C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87—Ceramics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

2. Überzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte zweite Stoff Chrom ist, das in einem Bereich von 10-70 Gew.-% des Ausgangsgesamtüberzugs hinzugefügt ist.
3. Oberzug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste ausgewählte Stoff Bor ist, das im Bereich von 15 bis 40 Gew.-% des Ausgangsgesamtüberzugs hinzugefügt ist.
4. Überzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte erste Stoff Bor ist, das im Bereich von 10 bis 45 Gew.-% des Ausgang<-gesamtüberzugs hinzugefügt ist.
5. Überzug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte zweite Stoff Wolfram ist, das im Bereich von 70-85 Gew.-% des Ausgangsgesamtüberzugs hinzugefügt ist.
6. Überzug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte zweite Stoff Molybdän ist, das im Bereich von 65-80 Gew.-% des Ausgangsgesamtüberzugs hinzugefügt ist.
7. Überzug nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte zweite Stoff Chromoxyd ist. das im Bereich von 40-50 Gew.-% des Anfangsgesamtüberzugs hinzugefügt ist.
8. Überzug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der oxydierenden Atmosphäre im Bereich von 650 - 1350°C liegt.
9. Verfahren /um Aufbringen eines Überzugs nach einem der Ansprüche I bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß 10-60 Gew. % eines ersten trockenen pulverförmigen Stoffes aus der Gruppe bestehend v> aus Bor und Borverbindungen ausgewählt wird, in denen das Element Bor wenigstens 25% des Verbindungsgewichtes ausmacht, wobei der ausgewählte erste pulverförmige Stoff mit Sauerstoff in einer oxydierenden Atmosphäre unler Ausbildung eines Oxydbelags oxydiert, durch den ein Durchtritt von Sauerstoff unmöglich ist, daß dem ersten ausgewählten pulverförmigen Stoff IO-"85 Gew.*% eines zweiten trockenen pulverförmigen Stoffes, ausgewählt aus einer Gruppe, hinzugefügt werden, die aus Chrom, Vanadium, Molybdän, Niobium, Wolfram, Oxyden dieser Elemente und anderen diese Verbindungen enthaltenden Elemente besteht, in denen das Element wenigstens 50% des Verbindungsgewichtes ausmacht, wobei der ausgewählte zweite pulverförmige Stoff wechselseitig mit dem Sauerstoff und dem ersten ausgewählten pulverförmigen Material zur Bildung einer wasserunlöslichen Oxydfläche reagiert, daß 5-50 Gew.-% eines trockenen pulverförmigen carbonisierbaren Harzes mit den ersten und zweiten ausgewählten pulverförmigen Stoffen zur Bildung einer Gesamtmischung vermischt werden, die trockene Gesamtmischung in einem Behälter bis zum Erreichen einer gleichförmigen Verteilung gerührt werden, daß der trockenen Mischung ein organisches Lösungsmittel bis zum Erreichen einer ichlammartigen Mischung hinzugesetzt wird, daß die ausgewählte Oberfläche des Kohlenstoffsubstrates mit einer ersten Schicht der schlammartigen Mischung überzogen wird, die überzogene Fläche des Kohlenstoffsubstiates getrocknet wird, wobei der flüssige Anteil des organischen Lösungsmittels ausgetrieben wird, daß das überzogene Kohlenstoffsubstrat zur Härtung des carbonisierbaren Harzes in der Gesamtmischung in eine Kammer mit langsam ansteigender Temperatur eingebracht wird und uin inaktives Gas bei zurückgenommener Temperatur in die Kammer eingeleitet wird, während die Temperatur langsam auf eine Temperatur von 760-11000C angehoben wird, wodurch der gehärtete Kunststoff in eine Kohlenstoffmatrix verkohlt wird, wobei die Kohlenstoffmatrix eine Bindung mit der ausgewählten Oberfläche des Kohlenstoffsubstrates aufbaut und die Kohlenstoffmatrix die ausgewählten ersten und zweiten pulverförmigen Stoffe in der Nähe der ausgewählten Fläche hält, bis das Kohlenstoffsubstrat einer oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt wird, wenn sich die wasserunlösliche Oxydfläche entwickelt
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schicht der schlammartigen Mischung vor dem Verkohlen des carbonisierbaren Harzes zum Auffüllen von Oberflächenunregelmäßigkeiten, die beim Trocknen der ersten Schicht entstanden sein können, auf die erste Schicht aufgebracht wird, um sicherzustellen, daß die gesamte ausgewählte Oberfläche durch einen Überzug geschützt ist.
Die Erfindung betrifft einen Überzug auf Basis anorganischer Oxyde für ein Substrat aur, Kohlenstoff zum Schutz gegen Oxydation in einer feuchten Atmosphäre und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Der Gebrauch von Kohlenstoff-Werkstoffen hat in den letzten Jahren in beachtenswertem Ausmaß zugenommen, da die große spezifische Wärme dieser Werkstoffe sie in die Lage versetzt, bei gegebenem Cewicht größere Wärmemengen zu absorbieren, als es bei üblicherweise verwendeten Metallen wie Kupfer Und Stahl der Fall ist. Bei Temperaturen über 4000C beginnt jedoch der Kohlenstoff zu oxydieren und bei Temperaturen nahe 135O0C ist der Materialverlusl infolge der Oxydation so schnell, daß die Nutzlebenszeit
99 1 1 fi«
von Gegenständen aus solchen Werkstoffen in Sekunden und Minuten gemessen wird.
In der Vergangenheit hat man versucht, auf verschiedenen Wegen zu einer Vermeidung oder Verminderung der Oxydation des KoMenstoffwerkstoffs zu gelangen.
Ein solcher Weg betraf ein Verfahren zur Erhöhung der Oberflächendichte des Kohlenstoff-Werkstoffs, bei dem ein Harz in die Poren des Kohlenstoff-Werkstoffes eingelagert wurde, das später zum Entfernen der Flüssigkeiten bei gleichzeitigem Zurückhalten der festen Stoffe verkohlt wurde. Durch oftmaliges Wiederholen dieses Verfahrens können die Poren in dem ursprünglichen Kohlenstoffmaterial aufgefüllt werden, um das Eindringen von Sauerstoff zu verhindern. Nachteilig ist hier die oftmalige Wiederholung.
Weiterhin ist es bekannt, einen Oberzug auf Basis anorganischer Oxyde für ein Kohienstoffsubstrat zum Schutz gegen Oxydation in einer feuchten Atmosphäre auszubilden, indem eine keramische Glasur auf die Oberfläche des Kohlenstoffmaterials aufgebracht wird, die die Oberfläche benetzt und das Eindringen von Sauerstoff verhindert. Wenn der Überzug auf Basis anorganischer Oxyde, d. h. die keramische Glasur nicht sauber an der Oberfläche des Substrats anhaftet, kann sie springen und gewisse Oberflächenbereiche ungeschützt lassen.
Weiterhin ist es bekannt, bei der Herstellung des Kohlenstoff-Werkstückes nicht-oxydierbare feuerfeste Elemente als Zusätze zu verarbeiten. Dies führt aber zu einer Gewichtszunahme des gesamten Systems und im Falle eines Reibungswerkstoffjs zu schlechteren Reibungseigenschaften. Zusätzlich zj den Nachteilen einer Gewichtszunahme, einer ungleichmäß jen Oberdekkung und einer Verringerung des Reibungskoeffizienten, ist bei dem Einbringen eines derartig geschützten Kohlenstoff-Werkstoffes in eine feuchte Umgebung oder in ein Wasserbad ein beschleunigter Abbau des Oxydationsschutzes häufig festzustellen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Oberzug auf Basis anorganischer Oxyde für ein Substrat aus Kohlenstoff anzugeben, bri dem ein Durchtritt von Sauerstoff durch den Oberzug unmöglich ist.
Erfindungsgemäß ist ein solcher Überzug gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1.
Durch die nach der Verkohlung aufgebaute Matrixverbindung werden der erste und der zweite Stoff nahe der Oberfläche des Substrats gehalten. Der erste und der zweite Stoff reagieren mit Sauerstoff in einer oxydierend wirkenden Atmosphäre und bilden einen wasserunlöslichen Oxydbelag, durch den ein Durchtritt von Sauerstoff unmöglich ist. selbst bei hohen Temperaturen und bei hohen Feuchtigkeitsgehalten der umgebenden Atmosphäre. Die Kohlen Stoffmatrix sorgt nicht nur dafür, daß der erste und der zweite Stoff nahe der ausgelegten Oberfläche gehalten werden, sondern auch nahe beieinander.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Aufbringen des Überzugs, wie es durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 9 bestimmt ist
Nach Aufbringen der aus dem ersten Stoff, dem zweiten Stoff, dem Harz Und dem Lösungsmittel bestehenden schlammarligen Mischung auf die Oberflä^ ehe des Kohlenstoffsubstrats wird die Mischung getrocknet Und so Weil erwärmt, bis der Kunststoff in eine Kohlenstoffmatrix verkohlt wird. Bei der hohen Temperatur reagieren der erste Stoff, d. h. das Bor oder die Borverbindung und der zweite Stoff wechselseitig mit Sauerstoff, um ein Oxyd zu bilden, das über die überzogene Oberfläche fließt und ein Eindringen von Sauerstoff verhindert.
Die Unteransprüche 2 bis 8 betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen des Oberzugs und der Unteracspruch 10 eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgeuä-Ben Verfahrens. Die Erfindung soll nun anhand eines Beispiels beschrieben werden.
Wenn der Ausdruck »Kohlenstoffsubstrat« in dieser Beschreibung benützt wird, so soll er in einem weiten oder grundlegenden Sinne verstanden werden, derart, daß τ sich nicht nur auf die verschiedenen im Handel erhältlichen Kohlenstoffsorten bezieht, sondern auch auf die verschiedenen handelsüblichen Formen oder Sorten von teilweise oder vollständig graphitisiertem Kohlenstoff oder allgemein erhältlichem Graphit. Der Ausdruck »Kohlenstoff« ist sehr häufig für eine amorphe oder im wesentlichen nicht kristalline Form verwendet worden, während der Ausdruck »Graphit« häufig für die übliche kristalline Form von Kohlenstoff verwendet worden ist. Der Diamant ist eine weniger häufig vorkommende kristalline Form des Kohlenstoffes. Im allgemeinen wird aber anerkannt, daß im kristallographischen Sirene keine scharfe oder genau begrenzte Trennlinie zwischen den handelsüblichen Kohlenstoff- und Graphitsorten zu, ziehen ist, sondern daß vielmehr verschiedene Graphitisierungsstufen in Abhängigkeit von den Herstellungsverfahren in Kohlenstoffkörpern vorhanden sind. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird keine Trennlinie zwischen den beiden gezogen und überall dort, wo auf
J5 ein Kohlenstoffsubstrat Bezug genommen wird, soll in dem oben beschriebenen Sinne auch Graphit eingeschlossen sein.
Bei vielen Anwendungen muß das gewählte Kohlenstoffsubstrat in der Lage sein, wiederhol» Temperaturen bis zu 13500C ausgesetzt zu werden, ohne daß durch Oxydation in der Atmosphäre ein Strukturzerfall der ausgesetzten Flächen auftritt, wobei die relative Feuchtigkeit der Atmosphäre von 10% in trockenen wasserarmen Gebieten bis zu 100% ansteigt, wenn das
■e> Kohlenstoffsubstrat in Wasser eingetaucht wird. Um diese ausgesetzten Flächen zu schützen, wird auf das Kohlenstoffsubstrat ein Überzug aufgebracht, der die Fläche unlöslich in Wasser und undurchdringbar für Sauerstoff macht.
so Der erfindungsgemäße Überzug kann nach dem folgenden Verfahren auf alle oben beschriebenen Kohlenstoffsubstrate aufgebracht werden, mit Ausnahme auf den Diamanten. Zu Beginn des Verfahrens ist der Überzug eine trockene Mischung, die aus den folgenden
Vt Gruppen ausgewählt worden ist:
Gruppe I
Ein aus der Gruppe carbonisiürbäfer Harze ausge* wähites Pulver, Wobei die Gruppe Phenole und Furfurylalkohol einschließt, aber nicht auf diese beschränkt ist Das ausgewählte Harz sollte zwischen 5-^50 Gew^% des trockenen Pulvergemisches ausma* cherii wobei der bevorzugte Bereich zwischen 10 urld 40 ö.'% liegt.
Gruppe II
Ein oder mehrere aus der Gruppe von Stoffen ausgewählte Pulver, die auf einem Kohlenstoffsubstrat einen Schutzbelag bilden, wenn sie oxydierenden Atmosphären ausgesetzt sind. Bevorzugte Stoffe für diesen Zweck schließen Bor, Boroxyde, Borcarbide, Bornitride und andere Bor enthaltende Verbindungen ein, bei uenen das Element Bor wenigstens 25% des Verbindungsgewichtes ausmacht Das ausgewählte Bor-Material sollte von 10 — 60 Gew.-% des trockenen Pulvergemisches ausmachen, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 15 und 40 Gew.-% liegt (Diese Gewichts-Prozente basieren alleine auf dem Beitrag des elementaren Bors.) Wenn das ausgewählte Bor-Material einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, reagiert es mit Sauerstoff und bildet ein Oxyd, das über die Oberfläche des Kohlenstoffsubstrats fließt und diese Fläche gegen Sauerstoff abdichtet
Gruppe III
Ein oder mehrere aus der Gruppe der Modifizierstoffe ausgewählte Pulver, wobei die Gruppe aus Vanadium, Chrom, Niobium, Molybdän, Wolfram, Oxyden dieser Elemente und anderen diese Element*.· enthaltenden Verbindungen besteht und wobei das Element in den letzteren Verbindungen wenigstens 50% des Verbindungsgewichtes ausmacht Der ausgewählte Modifizieritoff sollte 10-85 Gew.-% der trockenen Mischung ausmachen, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 10 und 70 Gew.-% liegt. (Die Gewichts-Prozente basieren nur auf dem Beitrag des metallischen Elements.) Der ausgewählte Modifizierstoff, der mit dem Sauerstoff und dem ausgewählten Bor-Material reagiert, bildet eine Verbindung, welche wasserunlöslich ist.
Nacn Auswahl der gewünschten Gewichts-Prozente »us Gruppe I, Gruppe II und Gruppe III werden die ausgewählten trockenen Pulver in einen Behälter gegeben und miteinander verrührt, um eine gleichmäßi ge Verteilung dieser Komponenten sicherzustellen. Ein organisches Lösungsmittel, wie Aceton. Toluol. Methyläthyl-keton usw.. wird der trockenen Mischung zugegeben, bis man eine flüssige Mischung erhall. Der Flüssigkeitsgrad der Mischung kann sich von einem pastösen Zustand bis zu einem schlammigen Zustand erstrecken, und /war in Abhängigkeit von dem Verfahren, das man für das Aufbringen der Mischung auf das Kohlenstoflsubslrat ausgewähli hat. Fine erste Schicht der flüssigen Zusammensetzung wird dann nach irgendeinem bekannten Verfahren wie streichen, sprühen, spachteln usw.. auf die ausgewählte Fläche des Kohlenstoffsubstrates aufgebracht. Das Kohlenstoff substrat wird dann in einen Ofen oder Trockner eingebracht, in dein 'lie Temperatur zur Entfernung des flüssigen Anteil· <les organischen l.ösungsmiitels langsam -ingchob· η wird. Das überzogene Kohlenstoff substrat Vird dann in eine Kammer eingebracht und die Temperatur wird langsam fortlaufend auf eine Temperatur von 190 —?!60oC angehoben, um das aus der Gruppe I ausgewählte Harz zu härten. Das überzogene Kohlensloifüubsfat wird dann abgekühlt und optisch auf Oberflächenü'iregelmäßigkciten untersucht, die bei einem zu schneien Trocknen Und/oder Aushärten auftreten können. Wenn Risse oder Löcher festgestellt werden, wird eine zusätzliche Schicht des flüssigen Gemisches auf die erste Schicht aufgebracht um sicherzustellen, daß die gesamte ausgewählte Oberfläehe durch einen Oberzug geschützt ist Danach wird das zweifach beschichtete Substrat wieder getrocknet um den Flüssigkeitsanteil der zusätzlichen Schicht aus der zusammengesetzten Mischung auszutreiben und die Schicht wird wiederum durch langsames Erwärmen auf
ίο eine Temperatur von 190 — 260°C ausgehärtet In dieser Stufe des Verfahrens ist das Harz in dem Oberzug auf dem ausgewählten Teil des Kohlenstoffsubstrates hart und der Überzug wird einer normalen Handhabung widerstehen. Nach dem Härten wird das überzogene Kohlenstoffsubstrat in eine nicht-oxydierende Atmosphäre, wie z. B. Stickstoff, Wasserstoff, Argon usw., eingebracht und die Temperatur wird zur Carbonisierung des Harzes langsam angehoben. In Abhängigkeit von dem aus der Gruppe I ausgewählten Harz wird die Carbonisierung oder Verkohlung bei einer Temperatur zwischen 760 und 13900C st.-.'Jinden. Das verkohlte Harz wird eine vollkommen mit der Oberfläche des Kohlenstoffsubstrats verbundene Matrix zum Festhalten des ausgewählten Bor-Materials aus Gruppe II und des feuerfesten Materials aus Gruppe III aufbauen. Die Bindung zwischen der Matrix und der Substratoberfläche werden durch Temperaturschwankungen nicht beeinflußt da das carbonisierte Harz und das Kohlenstoffsubstrat einen angenähert gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Die überzogene Fläche kann nun in eine feuchte, oxydierende Atmosphäre ohne Zerfallserscheinungen eingebracht werden, da das aus der Gruppe Il ausgewählte Bor-Material den Sauerstoff am Eindringen hindern wird und das aus der Gruppe III
ji ausgewählte feuerfeste Material den Oberzug wasserunlöslich machen wird.
Die folgenden Beispiele sollen typische Bedingungen für das Testen der Wirksamkeit des auf ein Kohlenstoffsubstrat aufgebrachten Überzugs darstellen.
Beispiel I
■n Zwei verschiedene Überzüge werden gemisch! und wie oben beschrieben durch Streicnen auf Substrate von verschiedenen fasrigen zusammengesetzten Kohlen Stoffproben aufgebracht. Die Probengröße war unge fähr 19 χ 19 χ 6 mm·. Durch jedes Probestück ist c>n
">n Loch gebohrt worden, um das Stück in einer oxydierenden Oberfläche aufhängen /u können Der Überzug A wurde durch Mischen von 22 Gew.-% Phenolharz und 78 Gew-% Bor-Pulver zusammengesieMt-Der Überzug B wurde durch Mischen von 20
v» Gew-% Phenolharz. b0 Gew-% Bor-Pulver und 20 Gew.% C'h")in Pulver zusammengestellt. Bei beiden Überzügen wurde Aceton als Har/Iösungsmitte! verwendet
Nach der Carbonisierung des Harzes wurde ein Teil
w) der überzi genen Probenstücke und ein Teil der mehl überzogenen Subsirat-Probenstücke zu Ver gleichszwecken in einem Ofen bei einer Temperatur von 65O0C der Luft ausgesetzt. Die Tabelle 1 faßt die Gewichtsänderuhgcn in Milligramm pro Quadratzentimeter (mg/cm2) für verschiedene Beeinflussungszeiten zusammen, wiibei von dem Anfangsgewicht und der Oberflächenmaßzahl der Probeslücke ausgegangen wird.
Tabelle
Probestück
Beeinflussungszeit bei 650 (
'/, SId. I SId.
2 SUI.
5 SId.
Ohne Überzug
Überzug A
Überzug B
-7,7
+9,4
+6,5
-20,5 +9,9 +6,7 -61.1
+ 10,0
+6,7
-274,0
+9,2
+6,3
Um die Schutzbreite des Überzugs festzustellen, wenn dieser verschiedenen thermischen Bedingungen ausgesetzt ist, wurde ein Teil der überzogenen Probestücke und ein Teil der überzugslosen Probestükke in einen Ofen mit einer Temperatur von 982°C der
Tabelle 2
Luft ausgesetzt. Die Tabelle 2 faßt die Gcwichlsveränderungen in Milligramm pro Quadralzentimeter (mg/ cm2) für verschieden lange Beeinflussungszeiten zusammen, wobei vom Anfangsgewicht und von der Oberfläche der Probestücke ausgegangen wird.
Probestück
ßccinftiissunRSZcit bei 982 C
7, Std.
Std.
2 Std.
5SId.
Ohne Überzug -42,9
Überzug Λ +11,3
Überzug B +11,3
*) Das Probestück zerfiel vollkommen.
Um die Widerstandsfähigkeit des Überzugs gegenüber Feuchtigkeit zu bestimmen, wurde ein Teil der mit den Überzügen A und B versehenen Probestücke für die Dauer einer Stunde Luft von 8820C ausgesetzt. Diese Oxydation wurde von einer Gewichtszunahme in der Weise begleitet, wie sie in den Tabellen 1 und 2 für Probestücke mit Überzügen A und B angegeben ist. Nach der Oxydationsbehandlung wurden die Probestükke bei Zimmertemperatur für die Dauer von 11/2 Stunden in langsam fließendes Wasser eingetaucht, da dies den einen Extremfall einer feuchten Atmosphäre darstellen würde. Nach Ablauf von 1 '/2 Stunden war der Überzug A vollkommen von dem Substrat abgetragen worden, während über 40% des Überzugs B auf dem Substrat verblieben.
Wie Beispiel 1 zeigt fördert das Chrom, das in der oben beschriebenen Weise wirkt, die Widerstandsfähigkeit des Überzugs gegenüber Feuchtigkeit sehr
Tabelle 3
-96,1 -178,8 *)
+ 12,0 + 11,6 +0,8
+ 13,2 + 15,1 + 16,7
wesentlich ohne die Widerstandsfähigkeit des Überzugs gegenüber der Oxydation zu beeinträchtigen.
Beispiel II
Um den Bereich der Werte für verschiedene Gewichts-Prozente der ausgewählten Komponenten aus den Gruppen I, Il und III zu bestimmen, wurden verschiedene andere Überzugsmischungen auf Substrate desselben Typs aufgebracht, wie sie beim Beispiel I verwendet worden sind. Sie wurden dann für 1 Stunde Luft von einer Temperatur bei 882°C ausgesetzt und
-to danach bei Zimmertemperatur für 1 Ui Stunden in langsam fließendes Wasser eingetaucht. Tabelle 3 faßt die Überzugszusammensetzung wie die trockenen vermischten Pulver, die Gewichlsänderung während der Oxydation und die Überzugs-Prozente zusammen, die
•45 nach der Wasserbehandlung verblieben.
Probestück Überzugszus.(I) - Gew.-% verseil. Oxydation (2) Überzug, der nach Ein
überzug 84,1 Wolfram Gcw.-Änd. tauchen in Wasser
Harz Bor 73,7 Molybdän (mg/cm2) vcrbl. in % (3)
C 5,6 10,3 43,0 Chromoxyd +7,8 25
D 9,3 17,0 67,5 Chrom +6,9 55
E 20,0 37,0 10,0 Chrom +4,5 45
F 10,5 22,0 62,7 Vanadium + 14,5 86
G 45,0 45,0 69,8 Niobium +4,2 64
H 13,2 21.4 + 12,3 35
I 10,7 19,5 +7,4 32
CI) Basierend auf trockenen vermischten Pulvern.
C2) Bei 882 C für 1 Stunde der Luft ausgesetzt.
(3) Für 1,5Stunden in leichtbewegtes Wasservon Zimmertemperatureingetaucht - die Prozentangabe basiertaufdem Gewichtsverlust.
Die Beispiele zeigen weiterhin die Wirkung der Stoffe der Gruppe III, indem diese dem Oberzug zum Schutz der Kohlenstoffsubstrate eine Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit verleihen.
130 233/75

Claims (1)

OO Patentansprüche:
1. Oberzug auf Basis anorganischer Oxyde für ein Substrat aus Kohlenstoff zum Schutz gegen Oxydation in einer feuchten Atmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß er hergestellt ist aus einem ersten Stoff ausgewählt aus der Gruppe: Bor, Boroxyden, Borcarbiden, Bornitriden und anderen Borverbindungen, in denen Bor wenigstens 25% des Verbindungsgewichtes ausmacht, wobei der ausgewählte Stoff 10-60 Gew.-% des Ausgangsgesamtüberzugs ausmacht, einem zweiten Stoff ausgewählt aus der Gruppe: Chrom, Vanadium, Molybdän, Niobium, Wolfram, Oxyden dieser Elemente und anderen diese Elemente enthaltenden Verbindungen, in denen die Elemente wenigstens 50% des Verbindungsgewichtes ausmachen, wobei der ausgewählte Modifizierstoff 10-85 Gew.-% des Ausgangsgesamtüberzugs ausmacht, und einem
ι :_: ι LJ-.— Anr- C CA n<w. 0Λ. Aac
Cell UUI1131C! UCLl ClI 1 ΐαΐ £., UO3 *J — -H/ VJ ^ ττ . ,\t u\.o
Ausgangsgesamtüberzugs ausmacht, wobei das carbonisierte Harz eine Matrixverbindung mit dem Kohlenstoffsubstrat aufbaut.
DE2211680A 1971-03-11 1972-03-10 Überzug auf Basis anorganischer Oxyde für ein Substrat aus Kohlenstoff zum Schutz gegen Oxydation in einer feuchten Atmosphäre und ein Verfahren zu dessen Herstllung Expired DE2211680C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12340371A 1971-03-11 1971-03-11

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2211680A1 DE2211680A1 (de) 1972-09-21
DE2211680B2 DE2211680B2 (de) 1980-10-09
DE2211680C3 true DE2211680C3 (de) 1981-09-24

Family

ID=22408484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2211680A Expired DE2211680C3 (de) 1971-03-11 1972-03-10 Überzug auf Basis anorganischer Oxyde für ein Substrat aus Kohlenstoff zum Schutz gegen Oxydation in einer feuchten Atmosphäre und ein Verfahren zu dessen Herstllung

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPS5617311B1 (de)
CA (1) CA952773A (de)
DE (1) DE2211680C3 (de)
FR (1) FR2128809B1 (de)
GB (1) GB1339674A (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8526397D0 (en) * 1985-10-25 1985-11-27 Oxley Dev Co Ltd Metallising paste
GB2214513B (en) * 1985-10-25 1990-02-28 Oxley Dev Co Ltd Semi-conductor package
DE4001180C1 (en) * 1990-01-17 1990-11-22 Radex-Heraklith Industriebeteiligungs Ag, Wien, At Refractory ceramic prod. - impregnated with thixotropic slurry including methyl cellulose
JP4545876B2 (ja) * 2000-04-14 2010-09-15 学校法人東海大学 炭素繊維強化炭素複合体及びその製造方法
DE102010002989A1 (de) * 2010-03-17 2011-09-22 Sgl Carbon Se Materialzusammensetzung, deren Herstellung und Verwendung

Also Published As

Publication number Publication date
CA952773A (en) 1974-08-13
FR2128809A1 (de) 1972-10-20
GB1339674A (en) 1973-12-05
JPS5617311B1 (de) 1981-04-21
FR2128809B1 (de) 1977-06-17
DE2211680A1 (de) 1972-09-21
DE2211680B2 (de) 1980-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2333473C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kohlenstoffaser-Flächengebildes
EP0976698B1 (de) Verfahren zum Erzeugen einer Siliziumkarbid enthaltenden Schutzschicht
DE19710105A1 (de) Mit Graphitkurzfasern verstärkter Siliciumcarbidkörper
DE4113061A1 (de) Verbundmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102010002989A1 (de) Materialzusammensetzung, deren Herstellung und Verwendung
DE2206700A1 (de) Verfahren zur herstellung von faserverstaerkten verbundkoerpern
DE1925009B2 (de) Faserverstaerkter verbundwerkstoff und seine verwendung
DE3305529C2 (de)
DE2706033A1 (de) Verfahren zur erhoehung der festigkeit von kohlenstoff- und graphitkoerpern
DE2901857A1 (de) Kohlenstoff-bremsscheibe mit bandumwicklung und verfahren zu ihrer herstellung
DE2211680C3 (de) Überzug auf Basis anorganischer Oxyde für ein Substrat aus Kohlenstoff zum Schutz gegen Oxydation in einer feuchten Atmosphäre und ein Verfahren zu dessen Herstllung
DE1118079B (de) Verfahren zur Herstellung von Koerpern aus Graphit und Metallkarbiden
DE3426911C2 (de)
DE19616217A1 (de) Schutzbeschichtung für Werkstücke, insbesondere aus Kohlenstoff-Verbundwerkstoff, Werkstücke mit einer solchen Schutzbeschichtung und Verfahren zur Herstellung einer derartigen Schutzbeschichtung
DE3819560C2 (de)
DE3445510A1 (de) Verfahren zur herstellung von kohlenstoff/kohlenstoff-verbundmaterialien
DE1244037B (de) Verfahren zur Verringerung der Durchlaessigkeit von Kohlenstoffsteinen
DE2718143C3 (de) Verfahren zur Herstellung von aus Graphit oder aus graphitähnlichem Werkstoff gebildeten Formkörper mit einer Schutzschicht aus Karbid
DE2718142C3 (de) Verfahren zur Herstellung von aus Graphit oder aus graphitähnlichem Werkstoff gebildeten Formkörpern mit einer Schutzschicht aus Karbid
DE2131792C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffkörpern
DE1471196A1 (de) Keramischer Stoff zur Herstellung von poroesen keramischen Koerpern
DE3507588A1 (de) Graphitfaser und verfahren zu deren herstellung
DE1471076B2 (de) Verfahren zum Herstellen von aus in eine kohlenstoffhaltige Matrix eingebettetem feuerfestem Material bestehenden Körpern
DE670231C (de) Verfahren zur Herstellung von keramischen Formkoerpern
DE2361633A1 (de) Leitfaehiger teer und zement fuer isolatoren

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee