RU1774521C - Heat-resisting material - Google Patents

Heat-resisting material

Info

Publication number
RU1774521C
RU1774521C SU904867242A SU4867242A RU1774521C RU 1774521 C RU1774521 C RU 1774521C SU 904867242 A SU904867242 A SU 904867242A SU 4867242 A SU4867242 A SU 4867242A RU 1774521 C RU1774521 C RU 1774521C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
graphite
carbon
crushed
heat
binder
Prior art date
Application number
SU904867242A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Дмитриевич Биленко
Владимир Владимирович Байгушев
Владимир Викторович Куринец
Александр Иванович Герасимов
Original Assignee
Днепровский электродный завод
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 Днепровский электродный завод filed Critical Днепровский электродный завод
Priority to SU904867242A priority Critical patent/RU1774521C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1774521C publication Critical patent/RU1774521C/en

Links

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к жаростойким материалам различных составов. Материал содержит (мас.%); углеродное волокно 49- 58, кокс полимерного св зующего 10-20, графит измельченный 10-20, пироуглерод 31-2. Фракци  графита измельченного не более 90 мкм. Использование изобретени  заключаетс  в приготовлении св зующего с графитом измельченным, изготовлении пре- прега с углеродным волокнистым наполнителем с последующими операци ми получени  углерод-углеродного материала . Величина расслоений в издели х из материала снижена в 9-19 раз.The invention relates to heat resistant materials of various compositions. The material contains (wt.%); carbon fiber 49-58, polymer binder coke 10-20, pulverized graphite 10-20, pyrocarbon 31-2. The fraction of graphite crushed no more than 90 microns. The use of the invention consists in the preparation of a binder with graphite ground, the manufacture of a prepreg with a carbon fiber filler, followed by the steps for producing a carbon-carbon material. The size of delaminations in articles made of material is reduced by 9-19 times.

Description

Изобретение относитс  к электротехническим материалам, примен емым в услови х высокотемпературной эксплуатации, а также к неметаллическим жаростойким материалам дл  химической, авиационной, металлургической промышленности.The invention relates to electrical materials used under high temperature conditions, as well as non-metallic heat-resistant materials for the chemical, aviation, metallurgical industries.

Известен жаростойкий материал (авт.св.Мг 792612, кл. Н 05 В 3/14, 1978). Его недостатки: низка  прочность и высокий уровень расслоений при изготовлении пластин , цилиндров и других различных изделий геометрических форм.Heat-resistant material is known (ed. St. Mg 792612, class N 05 B 3/14, 1978). Its disadvantages: low strength and a high level of delamination in the manufacture of plates, cylinders and other various products of geometric shapes.

Наиболее близким техническим решением , выбранным в качестве прототипа,  вл етс  материал (авт.св. № 1489560, кл. Н 05 В 3/14,1987), который по составу компонентов содержит порошок пирографита фракции не более 60 мкм, а компоненты вз ты в следующем соотношении, мас.%:The closest technical solution, selected as a prototype, is the material (ed. St. No. 1489560, class N 05 B 3 / 14.1987), which in terms of the composition of the components contains pyrographite powder fraction of not more than 60 microns, and the components are taken in the following ratio, wt.%:

Углеродное волокно49-58Carbon fiber

Кокс полимерногоCoke Polymer

св зующего14-25Binder 14-25

Пирографит3-15Pyrographite 3-15

ПироуглеродОстальноеPyrocarbon

Недостаток этого материала - высокий уровень расслоени  из данного материала изделий сложных форм и больших толщин. Стоимость полученных изделий высока. При этом имеет место больша  разиотолщин- ность материала (например, при изготовлении пластин), что снижает его качественные показатели, например, увеличивает разброс значений электрического сопротивлени  при изготовлении электронагревателей. Недостатком материала также  вл етс  больша  стоимость получени  пирографита, включающа  ручные операции отслаивани  пирографита с поверхности печи и оснастки , а также высока  степень дроблени  материала (требуетс  фракци  60 мкм), что повышает его стоимость.The disadvantage of this material is the high level of delamination of products of complex shapes and large thicknesses from this material. The cost of the products received is high. In this case, there is a large difference in thickness of the material (for example, in the manufacture of plates), which reduces its quality indicators, for example, increases the spread in the values of electrical resistance in the manufacture of electric heaters. The disadvantage of the material is the high cost of producing pyrographite, including the manual peeling of pyrographite from the surface of the furnace and tooling, as well as a high degree of crushing of the material (a fraction of 60 microns is required), which increases its cost.

XIXi

ЧH

Цель изобретени  - уменьшени  расслоений материала.The purpose of the invention is to reduce delamination of the material.

Дл  достижени  указанной цели в известном жаростойком материале, в состав которого вход т углеродное волокно, кокс полимерного св зующего и пироуглерод, вместо порошка пирографита фракции не более 60 мкм, согласно изобретению, ввод т графит измельченный фракции не более 90 мкм, а компоненты вз ты в следующем соотношении, мас.%: УглеродноеTo achieve this goal in a known heat-resistant material, which includes carbon fiber, coke polymer binder and pyrocarbon, instead of a powder of pyrographite fraction not more than 60 microns, according to the invention, graphite is crushed fraction not more than 90 microns, and the components are taken in the following ratio, wt.%: Carbon

волокно49-58fiber49-58

Кокс полимерного св зующего10-20Polymer Binder Coke 10-20

ГрафитGraphite

измельченный10-20crushed 10-20

ПироуглеродОстальное,Pyrocarbon

Использование в материале наполнител  из графита измельченного с более низким коэффициентом термического расширени  (см.Нагорный В.Г.и др, Свойства конструкционных материалов на основе углерода. Справочник. Под ред, В.П.Соседо- ва, М.: Металлурги , 1975, с. 121-128) уменьшило усадочные  влени  на операци х прессовани , карбонизации и термообработки , что привело к снижению расслоений в 9-19 раз.The use in the material of filler from graphite crushed with a lower coefficient of thermal expansion (see Nagorny V.G. et al., Properties of carbon-based structural materials. Handbook. Ed., V.P. Sosedova, M .: Metallurgists, 1975 , p. 121-128) reduced shrinkage phenomena in the operations of pressing, carbonization and heat treatment, which led to a decrease in delamination by 9-19 times.

Снижение усадок в матрице при карбонизации происходит и за счет дроблени  межслойных прослоек полимерной матрицы при повышенном содержании (по сравнению с прототипом) диспергированного наполнител  из графита,A decrease in shrinkage in the matrix during carbonization also occurs due to crushing of the interlayer layers of the polymer matrix with an increased content (in comparison with the prototype) of the dispersed filler from graphite,

Меньша  твердость наполнител  из графита измельченного, полученного при 2бОО-3000°С, не приводит к травмированию углеродного волокна и не снижает прочностных характеристик материала.The lower hardness of the crushed graphite filler obtained at 2 ° C-3000 ° C does not injure the carbon fiber and does not reduce the strength characteristics of the material.

Отсутствие ручных операций отслаивани  пирографита и использование графита измельченного более крупных фракций, требующих меньших затрат на их помол, уменьшает стоимость материала.The absence of manual peeling of pyrographite and the use of crushed graphite of larger fractions, which require less grinding, reduces the cost of the material.

Сопоставление с прототипом позвол ет сделать вывод, что за вл емый материал отличаетс  от известного введением нового компонента с отличающимис  параметрами кристаллической структуры и физико-механическими свойствами, а именно: графита измельченного фракции не более 90 мкм, а компоненты вз ты в следующем соотношении фракции не более 90 мкм, а компоненты вз ты в следующем соотношении, мас.%: УглеродноеComparison with the prototype allows us to conclude that the claimed material differs from the known one by the introduction of a new component with different parameters of the crystal structure and physico-mechanical properties, namely: graphite of the crushed fraction is not more than 90 μm, and the components are taken in the following ratio of the fraction more than 90 microns, and the components are taken in the following ratio, wt.%: Carbon

волокно 49-58 Кокс полимерного св зующего 10-20 Графитfiber 49-58 Coke polymer binder 10-20 Graphite

измельченный10-20crushed 10-20

ПироуглеродОстальноеPyrocarbon

Таким образом, данное техническое решение соответствует критерию новизнаThus, this technical solution meets the criterion of novelty

Анализ известных материалов как в данной области, так и в других област х показал , что некоторые компоненты и соотношение компонентов в материалах, введенные в за вл емое решение известны,An analysis of known materials both in this field and in other fields showed that some components and the ratio of components in materials introduced into the claimed solution are known.

0 например углеродное волокно, 49-58 мас.%; кокс полимерного св зующего; углеродный дисперсный наполнитель и пироуглерод . Однако их применение в этих материалах не обеспечивает материалу та5 кие свойства, которые про вл ютс  в за вл емом решении, а именно уменьшение расслоений. Таким образом, введение в материал нового компонента с отличающимис  параметрами кристаллической структуры0 for example carbon fiber, 49-58 wt.%; polymer binder coke; carbon particulate filler and pyrocarbon. However, their use in these materials does not provide the material with the properties that are manifested in the claimed solution, namely, the reduction of delamination. Thus, the introduction of a new component into the material with different crystal structure parameters

0 и физико-механическими свойствами придают материалу новые свойства, что позвол ет сделать вывод о соответствии решени  критерию существенные отличи .0 and physico-mechanical properties give the material new properties, which allows us to conclude that the solution meets the criterion of significant differences.

Варианты изготовлени  жаростойкогоHeat Resistant Manufacturing Options

5 материала показаны на примерах.5 materials are shown in the examples.

Пример 1. Изготавливают электронагреватель с габаритами, мм: длина 1100, ширина 550, толщина 6. В качестве углеродного наполнител  используют углероднуюExample 1. An electric heater is made with dimensions, mm: length 1100, width 550, thickness 6. As a carbon filler, a carbon filler is used

0 ткань ТГН-2М (ТУ 48-19-20-77), в качестве св зующего - фенолформальдегидную смолу СФ-010 (ГОСТ 18694-80). Измельченный до фракции 90 мкм и менее графит электродного производства (ТУ 48-20-54-84) ввод т0 TGN-2M fabric (TU 48-19-20-77), SF-010 phenol-formaldehyde resin (GOST 18694-80) as the binder. The graphite electrode production (TU 48-20-54-84), crushed to a fraction of 90 μm or less, is introduced

5 в смолу СФ-010 в количестве 25%. Смолу с порошком тщательно перемешивают до получени  однородной суспензии. Полученную суспензию заливают в ванну пропиточной машины типа МПТ-3. Через5 to resin SF-010 in an amount of 25%. The powder resin is thoroughly mixed until a uniform suspension is obtained. The resulting suspension is poured into the bath of an MPT-3 impregnation machine. Across

0 пропиточную ванну пропускают углеродную ткань и одновременно обжимают отжимными валиками. При этом обеспечиваетс  равномерное нанесение суспензии по всей поверхности ткани. После сушки ткани пол5 ученный препрег разрезают на куски размером 1100 х 550 мм. Куски складывают в пакет йысотой 6,5 мм. Окончательное отверждение пакета происходит при давлении 80 кг/см2 и температуре 160°С. Пакет карбони0 зируют в нейтральной среде при 850°С и скорости подъема температуры 3-6°С. Затем материал подвергают термообработке при 1900-2000°С в электрической печи, а потом в поры полученной заготовки осажда5 ют пироуглерод в количестве 14-16% путем обработки в среде метана при 975-1000°С в течение 100-120 ч.0 impregnation bath pass carbon fabric and simultaneously squeeze squeezing rollers. This ensures that the suspension is uniformly applied over the entire surface of the fabric. After drying the fabric, half of the learned prepreg is cut into pieces of 1100 x 550 mm in size. Pieces are put in a package with a height of 6.5 mm. The final curing of the bag occurs at a pressure of 80 kg / cm2 and a temperature of 160 ° C. The package is carbonized in a neutral medium at 850 ° С and a temperature rise rate of 3–6 ° С. Then, the material is subjected to heat treatment at 1900–2000 ° С in an electric furnace, and then pyrocarbon in the amount of 14–16% is deposited into the pores of the obtained workpiece by treatment in methane at 975–1000 ° С for 100–120 h.

Пример 2. Изготавливают электрический нагреватель с габаритами, мм: длина 830, ширина 430, толщина 10. В качествеExample 2. Make an electric heater with dimensions, mm: length 830, width 430, thickness 10. As

углеродного наполнител  используют ткань УРАЛ-Т22 (ГОСТ 28005-88), в качестве св зующего смесь из следующих компонентов, мае.ч.:carbon filler using fabric URAL-T22 (GOST 28005-88), as a binder mixture of the following components, parts by weight:

СмолаСФ-010Resin SF-010

(ГОСТ 18694-80)100(GOST 18694-80) 100

Спирт этиловыйEthanol

(ГОСТ 18300-73) 80-100(GOST 18300-73) 80-100

УротропинUrotropin

(ГОСТ 1381-73)12,5 (GOST 1381-73) 12.5

В зкосгь св зующего 80-110 с по аис- козиметру ВЗ-246 (ГОСТ 9070-75).In the binder of 80–10 s in the binder, according to the VZ-246 viscosity meter (GOST 9070-75).

Ткань пропускают через пропиточную машину типа МПТ-3 дл  получени  препре- га. Полученный препрег из ткани содержит 33-36% св зующего, Его разрезают на куски заданных размеров и складывают в пакет . Количество слоев ткани равно 20. Каждый слой ткани посыпают порошком графита измельченного (ТУ 48-20-54-84) фракции не более 90 мкм, расход 0,04 г на 1 см Слой порошка выравнивают специальным шаблоном по всей поверхности сло  ткани, Дальнейшую обработку пакета провод т по режиму примера 1.The fabric is passed through an MPT-3 type impregnation machine to produce a prepreg. The resulting prepreg from the fabric contains 33-36% binder. It is cut into pieces of predetermined sizes and put into a bag. The number of fabric layers is 20. Each fabric layer is sprinkled with graphite powder of crushed (TU 48-20-54-84) fractions of not more than 90 microns, flow rate 0.04 g per 1 cm. The powder layer is leveled with a special template over the entire surface of the fabric layer. Further processing packets are carried out according to the mode of example 1.

Пример 3. Изготавливают диск дл  экрана электрической печи размерами, мм: диаметр 500, толщина 30. В качестве углеродного наполнител  используют углеродную ткань УРАЛ-Т22Р (ГОСТ 28005-88), в качестве св зующего - смесь (см. пример 2). После получени  препрега набирают пакет из 60 слоев ткани. Каждый слой посыпают графитом измельченным (ТУ 48-20-54-84) фракции не более 90 мкм. Дальнейшую об- работку пакета провод т по режиму примера 2.Example 3. A disk is made for the screen of an electric furnace with the dimensions, mm: diameter 500, thickness 30. URAL-T22P carbon fabric (GOST 28005-88) is used as a carbon filler, and a mixture is used as a binder (see Example 2). After preparation of the prepreg, a bag of 60 layers of fabric was assembled. Each layer is sprinkled with graphite crushed (TU 48-20-54-84) fractions of not more than 90 microns. Further processing of the package is carried out according to the mode of Example 2.

Пример 4. Изготавливают экран дл  днища электрической печи с габаритами, мм: диаметр 1500, толщина 40. В качестве углеродного наполнител  используют углеродную ткань ТГН-2М (ТУ 48-19-20-77). В качестве св зующего используют смесь (см.пример 2), После получени  препрега набирают пакет из 78 слоев ткани. При пол- учении препрега в ванну со св зующим ввод т графит измельченный (ТУ 48-20-51-84) фракции не более 90 мкм. Расход графитаExample 4. A screen is made for the bottom of an electric furnace with dimensions, mm: diameter 1500, thickness 40. The carbon fabric TGN-2M (TU 48-19-20-77) is used as a carbon filler. A mixture is used as a binder (see Example 2). After preparation of the prepreg, a packet of 78 layers of fabric is drawn. Upon preparation of the prepreg, crushed graphite (TU 48-20-51-84) fractions of not more than 90 microns are introduced into the bath with a binder. Graphite consumption

измельченого на 1 кг св зующего 0,1 кг. Окончательное отверждение полученного пакета происходит в автоклаве при давлении 10 кг/см и температуре 160°С, Дальнейшую обработку пакета ведут по режиму примера 1.crushed per 1 kg binder 0.1 kg. The final curing of the resulting package occurs in an autoclave at a pressure of 10 kg / cm and a temperature of 160 ° C. Further processing of the package is carried out according to the mode of example 1.

Пример 5. Изготавливают крышку реактора дл  пироуплотнени  в вакуумной печи крупногабаритных изделий с размерами , мм: диаметр 2200, толщина 25. В качестве углеродного волокнистого наполнител  используют ткань УРАЛ-Т22 (ГОСТ 28005- 88), в качестве углеродного дисперсного наполнител  - графит измельченный (ТУ 48-20-16-81) фракции не более 90 мкм. Количество слоев ткани в пакете - 54. Все операции получени  материала ведут по режимам примера 4.Example 5. A reactor cover is made for pyro-sealing in a vacuum furnace of large-sized products with the following dimensions, mm: diameter 2200, thickness 25. URAL-T22 fabric (GOST 28005- 88) is used as a carbon fiber filler, crushed graphite as a carbon dispersed filler ( TU 48-20-16-81) fractions no more than 90 microns. The number of fabric layers in the bag is 54. All operations for obtaining material are carried out according to the modes of Example 4.

В табл. 1 показано вли ние графита измельченного различных марок на свойства жаростойкого материала и изделий.In the table. Figure 1 shows the effect of crushed graphite of various grades on the properties of heat-resistant material and products.

Состав и свойства полученного материала , а также прототипа (издели  и режим примеров 1-3 с пирографитом фракции не более 60 мкм и содержание пирографита 8,8 мас.%) приведены в табл. 2 и 3.The composition and properties of the obtained material, as well as the prototype (products and mode of examples 1-3 with pyrographite fraction of not more than 60 microns and pyrographite content of 8.8 wt.%) Are given in table. 2 and 3.

Как следует из данных, представленных в табл. 1-3, расслоени  в издели х из предложенного в за вке жаростойкого материала уменьшились в 9-19 раз. Разнотолщинность изделий уменьшилась в 3-5 раз.As follows from the data presented in table. 1-3, the delamination in the products of the heat-resistant material proposed in the application decreased by 9-19 times. The thickness of the products decreased by 3-5 times.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Жаростойкий материал на основе углеродного волокна, кокса полимерного св зующего , пироуглерода и углеродного дисперсного наполнител , отличающий- с   тем, что, с целью уменьшени  расслоений в материале, он содержит графит измельченный фракцией не более 90 мкм, а компоненты вз ты в следующем соотношении, мас.%:Heat-resistant material based on carbon fiber, coke polymer binder, pyrocarbon and carbon dispersed filler, characterized in that, in order to reduce delamination in the material, it contains graphite crushed by a fraction of not more than 90 microns, and the components are taken in the following ratio, wt.%: Углеродное волокно49-58Carbon fiber Кокс полимерногоCoke Polymer св зующего10-20Binder 10-20 ГрафитGraphite измельченный10-20crushed 10-20 ПироуглеродОстальное.Pyrocarbon -j-j -4-4 ww СП ГОSP GO 3,7 1,2 1,0 0,7 0,3 0,5 0,4 2,5 2,7 М3.7 1.2 1.0 0.7 0.3 0.5 0.4 2.5 2.7 M Таблица 2table 2 СОСТАВ ЖАРОСТОЙКОГО МАТЕРИАЛАCOMPOSITION OF HEAT-RESISTANT MATERIAL СВОЙСТВА МАТЕРИАЛАMATERIAL PROPERTIES Таблица 3Table 3
SU904867242A 1990-09-17 1990-09-17 Heat-resisting material RU1774521C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904867242A RU1774521C (en) 1990-09-17 1990-09-17 Heat-resisting material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904867242A RU1774521C (en) 1990-09-17 1990-09-17 Heat-resisting material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1774521C true RU1774521C (en) 1992-11-07

Family

ID=21536595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904867242A RU1774521C (en) 1990-09-17 1990-09-17 Heat-resisting material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1774521C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР № 792612, кл. Н 05 В 3/14, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР Мг 1489560, кл. Н 05 В 3/14, 1987 (непуб- лик.). 3.Нагорный В.Г. и др, Свойства конструкционных материалов на основе углерода. Справочник под ред. В.П.Соседова, М,: Металлуррги , 1975, с. 121-128. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6051096A (en) Carbonized wood and materials formed therefrom
US4396663A (en) Carbon composite article and method of making same
CN108046803B (en) High-strength graphite product produced by adding asphalt coke and method
CN105272254A (en) Preparation method of pantograph carbon contact strip material
CN108623305A (en) A kind of preparation method of high-density ultra-fine aperture graphite
US20150368436A1 (en) High Carbon Grade Graphite Block And A Method To Make It
CN115353391B (en) Method for preparing special graphite material by isostatic pressing of graphite waste in short process
CN115872744B (en) Method for preparing high-performance binder-free carbon graphite material by solid-phase densification
US4080413A (en) Porous carbon fuel cell substrates and method of manufacture
RU2093494C1 (en) Method of manufacturing constructional heat-insulation carbon material and constructional heat-insulation carbon material
JPH02106876A (en) Manufacture of porous carbon electrode base for fuel cell
JPS6246909A (en) Production of carbonaceous sheet
RU1774521C (en) Heat-resisting material
CA2159432C (en) Processes for preparing milled graphite fibers
US2972552A (en) All carbon impervious graphite and carbon articles
CA1161214A (en) Carbon composite article and method of making same
MXPA04012730A (en) Isotropic pitch-based materials for thermal insulation.
CA3008449A1 (en) A high carbon grade graphite block and a method to make it
US3309433A (en) Method of making graphite articles
JP4889814B1 (en) Method for producing carbon aggregate forming raw material and method for producing electromagnetic induction cooking device
JPH01133914A (en) Carbon fiber reinforced carbon composite material and production thereof
US6939493B2 (en) Method for the production of composite materials
RU2218302C2 (en) Carbon composite material for thin-walled envelopes and method of manufacture of such material
Guo et al. Effect of granular reinforcements on the properties of pitch-based carbon composites
CN113979750A (en) High-purity isostatic pressing graphite material for spectral analysis and preparation method thereof