RU2290371C1 - Защитное покрытие - Google Patents
Защитное покрытие Download PDFInfo
- Publication number
- RU2290371C1 RU2290371C1 RU2005122153/03A RU2005122153A RU2290371C1 RU 2290371 C1 RU2290371 C1 RU 2290371C1 RU 2005122153/03 A RU2005122153/03 A RU 2005122153/03A RU 2005122153 A RU2005122153 A RU 2005122153A RU 2290371 C1 RU2290371 C1 RU 2290371C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sio
- coating
- composite materials
- sic
- protective coating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области производства защитных покрытий, которые могут быть использованы при эксплуатации неорганических волокнистых композиционных материалов конструкционного и технологического назначения, в изделиях авиационно-космической и машиностроительной промышленности. Технической задачей изобретения является создание защитного покрытия, обладающего повышенными термостойкостью и сцеплением к композиционным материалам при рабочих температурах до 1600°С. Защитное покрытие имеет следующий химический состав, мас.%: SiO2 12-15, SiB4 1-5, MoSi2 20-30, SiC 0,5-3, Si3N4 0,5-3, BaO 1-5, TiC 0,5-4, Si3С5Н15O0,25 остальное. Применение защитного покрытия на неорганических волокнистых материалах позволит получить термостойкие композиционные материалы с высокой надежностью для изделий нового поколения в авиакосмической и машиностроительной промышленности. 4 табл.
Description
Изобретение относится к области производства защитных покрытий, которые могут быть использованы при эксплуатации неорганических волокнистых композиционных материалов конструкционного, теплофизического и технологического назначения в изделиях авиационно-космической и машиностроительной промышленности до 1600°С.
Известно защитное покрытие следующего химического состава, мас.%:
SiO2 | 40-75 |
Al2О3 | 6-18 |
CaO | 4-11 |
MgO | 1-4 |
В2O3 | 5-15 |
Na2O | 0,5-1 |
К2O | 0,3-3 |
BaO | 5-10 |
Al2O3·3SiO2 | 2-7 |
Патент РФ №2151110
Недостатком известного покрытия является недостаточная термостойкость покрытия на композиционных материалах.
Известно также защитное покрытие химического состава, мас.%:
SiO2 | 28-50 |
Al2О3 | 5-15 |
CaO | 1-6 |
MgO | 1-4 |
В2O3 | 14-45 |
Na2O | 1-6 |
К2O | 1-4 |
BaO | 3-12 |
2CaO·SiO2 | 0,1-0,5 |
3СаО·Al2О3 | 0,1-0,5 |
Патент РФ №2151111
Недостатком известного покрытия является недостаточное сцепление к композиционным материалам.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является защитное покрытие следующего химического состава, мас.%:
SiO2 | 0,1-10 |
SiB4 | 0,1-0,5 |
MoSi2 | 0,2-5 |
SiC | 1,5-10 |
Si3C5H15O0,25 | Остальное |
Патент РФ №2249571
Недостатками прототипа являются недостаточные термостойкость и сцепление покрытия к композиционным материалам.
Технической задачей изобретения является создание защитного покрытия, обладающего повышенной термостойкостью и сцеплением к композиционным материалам при рабочих температурах до 1600°С.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложено защитное покрытие, включающее SiO2, SiB4, MoSi2, SiC, Si3C5H15O0,25, которое дополнительно содержит Si3N4, BaO, TiC при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO2 | 12-15 |
SiB4 | 1-5 |
MoSi2 | 20-30 |
SiC | 0,5-3 |
Si3N4 | 0,5-3 |
BaO | 1-5 |
TiC | 0,5-4 |
Si3C5H15O0,25 | Остальное |
Авторами экспериментально установлено, что введение Si3N4, BaO и TiC в соответствии с заявленным соотношением и содержанием компонентов в покрытии привело к повышению термостойкости и сцепления покрытия к композиционным материалам систем SiO2/SiO2, SiO2/Al2O3, C/SiC.
Рентгеноструктурный анализ покрытия показал, что в процессе его формирования образуются сложные кристаллические фазы 3SiO2·SiC и 2Si2N4·SiB4·BaO. Исследование структуры покрытия электронно-микроскопическим методом свидетельствует, что структура покрытия имеет мелкокристаллическое строение с равным распределением кристаллических фаз. Полученные кристаллические фазы 3SiO2·SiC и 2Si2N4·SiB4·BaO и равномерная мелкокристаллическая структура обеспечивают повышение термостойкости и сцепления покрытия к защищаемому композиционному материалу при рабочих температурах до 1600°С.
Примеры осуществления
Пример 1
Для приготовления суспензии предлагаемого защитного покрытия поликарбосилан (Si3C5H15O0,25) в количестве 64,5 мас.% помещали в стеклянную емкость и механически смешивали с мелкодисперсными порошками размером 1-5 мкм, мас.%: SiO2 12, SiB4 1, MoSi2 20, SiC 0,5, Si3Н4 0,5, BaO 1, TiC 0,5, в течение 1 ч. Нанесение суспензии покрытия осуществили следующим образом: полученную суспензию (с вязкостью 14 с по В3246) заливали в эксикатор, в суспензию помещали образцы волокнистых композиционных материалов систем SiO2/SiO2, SiO2/Al2O3, C/SiC и подвергали свободной пропитке при комнатной температуре в течение 15 часов. Затем образцы извлекали из суспензии, подвергали сушке при температуре 150°С в течение 3 часов и формировали покрытие в инертной среде до температуры 800°С со скоростью 5°С/мин.
На полученных образцах исследовались термостойкость и сцепление предлагаемого защитного покрытия на композиционных материалах систем SiO2/SiO2, SiO2/Al2O3, C/SiC.
Примеры 2, 3 получения защитных покрытий осуществляли аналогично примеру 1.
Составы предлагаемых покрытий, свойства покрытий и композиционных материалов приведены в табл.1, 2, 3, 4.
Таблица 1 | ||||||||
Номера составов покрытий |
Компоненты, масс.% | |||||||
SiO2 | SiB4 | MoSi2 | SiC | Si3N4 | BaO | TiC | Si3C5H15O0,25 | |
Предлагаемое | ||||||||
1 | 12 | 1 | 20 | 0,5 | 0,5 | 1 | 0,5 | ост. |
2 | 15 | 5 | 30 | 3 | 3 | 5 | 4 | ост. |
3 | 13,5 | 3 | 25 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | ост. |
Прототип 4 | 10 | 0,5 | 5 | 1,5 | - | - | - | ост |
Таблица 2 | |||||||||||||||||
Номера составов покрытий | Термостойкость защитного покрытия режим 20-1200-20°С количество циклов на композиционном материале | Внешний вид образцов после испытаний | |||||||||||||||
SiO2/SiO2 | SiO2/Al2O3 | C/SiC. | |||||||||||||||
Предлагаемое | |||||||||||||||||
1 | 50 | 50 | 50 | трещин нет | |||||||||||||
2 | 50 | 50 | 50 | трещин нет | |||||||||||||
3 | 50 | 50 | 50 | трещин нет | |||||||||||||
Прототип 4 | 5 | 2 | 2 | появление трещин | |||||||||||||
Таблица 3 | |||||||||||||||||
Номера составов покрытий | Сцепление покрытия (площадь скола %) при испытании на термостойкость 20-1200-20°С-50 циклов на композиционном материале | Внешний вид | |||||||||||||||
SiO2/SiO2 | SiO2/Al2O3 | C/SiC | |||||||||||||||
Предлагаемое | |||||||||||||||||
1 | 0 | 0 | 0 | ||||||||||||||
2 | 0 | 0 | 0 | Сколов нет | |||||||||||||
3 | 0 | 0 | 0 | ||||||||||||||
Прототип 4 | 20 | 30 | 20 | Скол покрытия | |||||||||||||
Таблица 4 | |||||||||||||||||
Номера составов | Температуроустойчивость композиционных материалов систем (% усадки) при температуре °С испытания | ||||||||||||||||
покрытий | SiO2/SiO2 | SiO2/Al2O3 | C/SiC. | ||||||||||||||
1200°С | 1400°С | 1600°С | 1200°С | 1400°С | 1600°С | 1200°С | 1400°С | 1600°С | |||||||||
Предлагаемое | |||||||||||||||||
1 | 0,5 | 3 | 3 | 0,05 | 0,1 | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | ||||||||
2 | 0,5 | 3 | 3 | 0,05 | 0,1 | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | ||||||||
3 | 0,5 | 3 | 3 | 0,05 | 0,1 | 0,2 | 0,1 | 0,1 | 0,2 | ||||||||
Прототип 4 | 2 | 10 | 5,1 | 0,15 | 0,35 | 0,5 | 0,23 | 0,33 | 0,45 |
Термостойкость предлагаемого защитного покрытия исследовалась по режиму 20-1200-20°С в течение 50 циклов. Предлагаемое защитное покрытие должно выдерживать 50 циклов теплосмен без разрушения покрытия.
Сцепление предлагаемого защитного покрытия к композиционным материалам систем SiO2/SiO2, SiO2/Al2O3, C/SiC определяли по площади скола в % и по внешнему виду.
Термостойкость предлагаемого защитного покрытия на образцах композиционных материалов систем SiO2/SiO2, SiO2/Al2O3, C/SiC выше в 10, 25, 25 раз соответственно по сравнению с термостойкостью защитного покрытия прототипа (табл.2).
Предлагаемое защитное покрытие обладает высоким сцеплением к композиционным материалам систем SiO2/SiO2, SiO2/Al2O3, C/SiC. Площадь скола покрытия с композиционных материалов составляет 0% (табл.3).
Предлагаемое покрытие в процессе испытания его на термостойкость не скалывается с композиционных материалов.
Температуроустойчивость с предлагаемым защитным покрытием на композиционных материалах системы SiO2/SiO2 при температурах нагрева 1200°С, 1400°С, 1600°С выше в 4, 3,3, 1,7 раза; на образцах системы SiO2/Al2O3 выше 3, 3,5, 2,5 раза; на образцах системы C/SiC выше в 2,3, 3,3, 2,25 раза соответственно по сравнению с композиционными материалами с покрытием прототипа (табл.4).
Применение защитного покрытия на неорганических волокнистых материалах позволит получить термостойкие композиционные материалы с высокой надежностью для изделий нового поколения авиакосмической и машиностроительной промышленности.
Claims (1)
- Защитное покрытие, включающее SiO2, SiB4, MoSi2, SiC, Si3С5Н15O0,25, отличающееся тем, что дополнительно содержит Si3N4, BaO, TiC при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO2 12-15 SiB4 1-5 MoSi2 20-30 SiC 0,5-3 Si3N4 0,5-3 BaO 1-5 TiC 0,5-4 Si3C5H15O0,25 Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005122153/03A RU2290371C1 (ru) | 2005-07-13 | 2005-07-13 | Защитное покрытие |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005122153/03A RU2290371C1 (ru) | 2005-07-13 | 2005-07-13 | Защитное покрытие |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2290371C1 true RU2290371C1 (ru) | 2006-12-27 |
Family
ID=37759772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005122153/03A RU2290371C1 (ru) | 2005-07-13 | 2005-07-13 | Защитное покрытие |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2290371C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497783C2 (ru) * | 2012-02-17 | 2013-11-10 | ОАО "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Теплозащитное покрытие |
RU2544205C1 (ru) * | 2014-03-12 | 2015-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Защитное технологическое покрытие |
RU2549662C1 (ru) * | 2014-03-05 | 2015-04-27 | ОАО "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Радиопрозрачное защитное покрытие с высокой излучательной способностью для материалов и изделий на основе кварцевого стекла |
-
2005
- 2005-07-13 RU RU2005122153/03A patent/RU2290371C1/ru active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2497783C2 (ru) * | 2012-02-17 | 2013-11-10 | ОАО "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Теплозащитное покрытие |
RU2549662C1 (ru) * | 2014-03-05 | 2015-04-27 | ОАО "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Радиопрозрачное защитное покрытие с высокой излучательной способностью для материалов и изделий на основе кварцевого стекла |
RU2544205C1 (ru) * | 2014-03-12 | 2015-03-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Защитное технологическое покрытие |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Huang et al. | Yttrium silicate oxidation protective coating for SiC coated carbon/carbon composites | |
US8551897B2 (en) | Inorganic fiber | |
Bragança et al. | A view of whitewares mechanical strength and microstructure | |
JPS6117468A (ja) | 窯業製品 | |
Hay et al. | Effect of coating deposition temperature on monazite coated fiber | |
FR2717470A1 (fr) | Revêtement haute température sur substrat céramique et procédé ne nécessitant pas de cuisson pour son obtention. | |
RU2290371C1 (ru) | Защитное покрытие | |
Zhou et al. | High temperature oxidation and ablation behaviors of HfB2-SiC/SiC coatings for carbon/carbon composites fabricated by dipping-carbonization assisted pack cementation | |
CA2144699C (fr) | Revetement haute temperature, en deux couches, sur substrat ceramique et son obtention | |
CN105502946A (zh) | 一种高发射率玻璃釉料以及由该釉料制备高发射率涂层的方法 | |
Chen et al. | Bonding strength and thermal shock resistance of a novel bilayer (c‐AlPO4‐SiCw‐mullite)/SiC coated carbon fiber reinforced CMCs | |
JP2020063760A (ja) | 断熱材及びその製造方法 | |
US6074699A (en) | Surface hardness of articles by reactive phosphate treatment | |
US8652980B2 (en) | Inorganic fiber | |
Tong et al. | Design, thermal shock resistance of dense BaO‐Al2O3‐SiO2 glass/Si3N4‐barium feldspar coating for porous Si3N4 ceramic | |
JP3992978B2 (ja) | 耐熱構造体 | |
Romisuhani et al. | The influence of sintering method on kaolin-based geopolymer ceramics with addition of ultra high molecular weight polyethylene as binder | |
RU2249571C1 (ru) | Защитное покрытие | |
RU2304567C2 (ru) | Способ получения композиционного материала | |
Sun et al. | The preparation, microstructure and mechanical properties of a dense MgO–Al 2 O 3–SiO 2 based glass-ceramic coating on porous BN/Si 2 N 2 O ceramics | |
Abdolazizi et al. | The comparison of MgO and TiO2 additives role on sintering behavior and microstructures of reaction-sintered alumina-zirconia-mullite composite | |
EP2832709A1 (en) | Process for producing inorganic-fiber-bonded ceramic material | |
CN108085783A (zh) | 高韧性碳化硅及其制备方法 | |
RU2560046C1 (ru) | Керамический окислительно-стойкий композиционный материал и изделие, выполненное из него | |
Ke-Zhi et al. | Oxidation protection of carbon/carbon composites with SiC/indialite coating for intermediate temperatures |