RU2370435C2 - Carbon-containing composition for making silicicated components - Google Patents

Carbon-containing composition for making silicicated components Download PDF

Info

Publication number
RU2370435C2
RU2370435C2 RU2007140801/15A RU2007140801A RU2370435C2 RU 2370435 C2 RU2370435 C2 RU 2370435C2 RU 2007140801/15 A RU2007140801/15 A RU 2007140801/15A RU 2007140801 A RU2007140801 A RU 2007140801A RU 2370435 C2 RU2370435 C2 RU 2370435C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
silicon carbide
composition
graphite
silicicated
Prior art date
Application number
RU2007140801/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007140801A (en
Inventor
Валерий Иванович Костиков (RU)
Валерий Иванович Костиков
Леонид Николаевич Смирнов (RU)
Леонид Николаевич Смирнов
Ольга Степановна Скибневская (RU)
Ольга Степановна Скибневская
Original Assignee
Валерий Иванович Костиков
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 Валерий Иванович Костиков filed Critical Валерий Иванович Костиков
Priority to RU2007140801/15A priority Critical patent/RU2370435C2/en
Publication of RU2007140801A publication Critical patent/RU2007140801A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2370435C2 publication Critical patent/RU2370435C2/en

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to production of structural components based on carbon or graphite, particularly silicicated graphite. The composition contains carbon in form of powdered graphite with particle size of not more than 200 mcm in amount of 10-80 wt %, silicon carbide in amount of 10-60 wt % and binder - the rest. Carbon and silicon carbide are in inverse proportion and their total content in the composition is in the range 60-95 wt %. Density of the obtained material is 2.92-3.08 g/cm3, and ultimate compression strength is 4550-4970 kgf/cm2.
EFFECT: increased corrosion resistance.
2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области производства конструкционных изделий на основе углерода или графита, в частности силицированного графита, предназначенного для использования в опорных и упорных подшипниках, подшипниках скольжения, торцовых уплотнениях насосов, перекачивающих различные жидкости, в том числе с абразивными частицами, в производстве облицовочных плит в химическом и металлургическом производствах, в производстве стеклянных и минеральных волокон и т.д.The invention relates to the production of structural products based on carbon or graphite, in particular siliconized graphite, intended for use in thrust and thrust bearings, plain bearings, mechanical seals of pumps pumping various liquids, including with abrasive particles, in the manufacture of cladding panels in chemical and metallurgical industries, in the production of glass and mineral fibers, etc.

Известна композиция для получения силицированных огнеупорных изделий, включающая графит (3-35 мас.%), кремний (3,0-12,5 мас.%), карбид кремния (1,5-40 мас.%), кокс (20-30 мас.%), фенольное связующее остальное (авторское свидетельство СССР № 1072398).A known composition for producing siliconized refractory products, including graphite (3-35 wt.%), Silicon (3.0-12.5 wt.%), Silicon carbide (1.5-40 wt.%), Coke (20- 30 wt.%), The rest of the phenolic binder (USSR copyright certificate No. 1072398).

Силицированный графит, полученный с использованием указанной композиции, имеет достаточно большую долю углеродной составляющей вследствие плохой силицируемости кокса, а в связи с этим и значительную долю свободного (непрореагировавшего) кремния, что усугубляется ранним введением в исходный состав свободного кремния. Значительное количество свободного кремния в конечном материале (до 25-30 мас.%) при использовании, например, материала в качестве облицовочных плит может приводить к его выпариванию из материала вследствие высокой упругости паров кремния, т.е. к появлению пористости и снижению прочности. Подобная картина имеет место при контакте с агрессивными расплавами, например жидким стеклом или базальтом.Siliconized graphite obtained using this composition has a rather large fraction of the carbon component due to the poor silicability of coke, and therefore a significant proportion of free (unreacted) silicon, which is exacerbated by the early introduction of free silicon into the initial composition. A significant amount of free silicon in the final material (up to 25-30 wt.%) When using, for example, the material as facing plates can lead to its evaporation from the material due to the high vapor pressure of silicon, i.e. to the appearance of porosity and a decrease in strength. A similar picture occurs when in contact with aggressive melts, such as liquid glass or basalt.

Наиболее близким техническим решением является углеродсодержащая композиция для силицирования, взятая за прототип (заявка Великобритании № 1437178, 1976 г.), включающая углерод, карбид кремния и связующее.The closest technical solution is a carbon-containing composition for siliconizing, taken as a prototype (application UK No. 1437178, 1976), including carbon, silicon carbide and a binder.

Недостатком известного технического решения является то, что полученные на основе этой композиции изделия имеют низкую прочность, а также остаточную пористость, что снижает физико-механические характеристики изделий из этой композиции.A disadvantage of the known technical solution is that the products obtained on the basis of this composition have low strength and also residual porosity, which reduces the physical and mechanical characteristics of products from this composition.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение плотности, прочности и эрозионной стойкости изделий на базе предлагаемой композиции.The problem solved by the present invention is to increase the density, strength and erosion resistance of products based on the proposed composition.

Поставленная задача решается тем, что композиция имеет следующий состав, мас.%:The problem is solved in that the composition has the following composition, wt.%:

УглеродCarbon 10-8010-80 Карбид кремнияSilicon carbide 10-6010-60 СвязующееBinder остальноеrest

При этом совокупная доля углерода и карбида кремния в составе композиции находится в пределах 60-95 мас.%, причем количество углерода и карбида кремния в композиции находятся в обратно пропорциональной зависимости. В качестве углерода используют измельченный графит с размерами частиц не более 200 мкм.The total proportion of carbon and silicon carbide in the composition is in the range of 60-95 wt.%, And the amount of carbon and silicon carbide in the composition are inversely proportional. As carbon, crushed graphite with a particle size of not more than 200 microns is used.

Карбид кремния, введенный в графитовую шихту, выполняет двойную функцию: заполняет мелкие поры, недоступные проникновению жидкому кремнию в процессе жидкофазной пропитки, во-вторых, частицы карбида кремния являются центрами кристаллизации вторичного карбида кремния, образующегося в процессе высокотемпературной пропитки углеродсодержащей основы.Silicon carbide introduced into a graphite charge has a dual function: it fills small pores that are not accessible to liquid silicon during liquid-phase impregnation; secondly, silicon carbide particles are crystallization centers of secondary silicon carbide formed during high-temperature impregnation of a carbon-containing base.

Таким образом, шихта, состоящая из графитовой крошки и порошка карбида кремния, способствует получению после пропитки жидким кремнием плотных, прочных изделий, представляющих собой сплошную структуру, состоящую преимущественно из карбида кремния. При этом плотность конечных изделий по всему объему изделия выше 2,7 г/см3.Thus, the mixture, consisting of graphite chips and silicon carbide powder, helps to obtain after impregnation with liquid silicon dense, durable products, which are a continuous structure consisting mainly of silicon carbide. Moreover, the density of the final products over the entire volume of the product is above 2.7 g / cm 3 .

Изделия производят по следующей технологии: искусственный графит (отходы, брак по трещинам и сколам) предварительно дробят на куски размером от 5-10 до 30 мм, затем измельчают в молотковой дробилке, шаровой вибромельнице до размеров частиц не более 200 мкм и проводят смешение с порошком карбида кремния, дозируемым в работающую смесительную машину, куда затем добавляют связующее - фенолформальдегидную смолу или пек. Перемешивание шихты проводят в течение 1-2 часов.The products are manufactured according to the following technology: artificial graphite (waste, marriage by cracks and chips) is first crushed into pieces from 5-10 to 30 mm in size, then crushed in a hammer mill, ball mill to a particle size of not more than 200 microns and mixed with powder silicon carbide dosed into a working mixing machine, to which a binder is then added - phenol-formaldehyde resin or pitch. Mixing the mixture is carried out for 1-2 hours.

Изделия прессуют в пресс-форме, нагретой до 60-90°С, при давлении 50-120 кгс/см2. Предварительную термообработку проводят в электропечи с рабочей температурой до 300°С, не снимая давления с пресс-формы, в течение 15-30 минут, после чего пресс-форму охлаждают и заготовку или деталь выпрессовывают. Обжиг проводят при 950-1100°С в коксовой засыпке в течение 24 часов.Products are pressed in a mold heated to 60-90 ° C, at a pressure of 50-120 kgf / cm 2 . Preliminary heat treatment is carried out in an electric furnace with a working temperature of up to 300 ° C, without relieving pressure from the mold, for 15-30 minutes, after which the mold is cooled and the workpiece or part is pressed out. Firing is carried out at 950-1100 ° C in a coke bed for 24 hours.

Пропитку образцов жидким кремнием осуществляют в высокотемпературной вакуумной печи в вакууме не хуже 10 мм рт.ст. при температуре 1950°С в течение 15 минут с последующим охлаждением и разгрузкой печи.The samples are impregnated with liquid silicon in a high-temperature vacuum furnace in a vacuum of no worse than 10 mm Hg. at a temperature of 1950 ° C for 15 minutes, followed by cooling and unloading the furnace.

В таблице 1 представлены опробованные составы композиций. В качестве связующего в примерах таблицы 1 использовали связующее фенольное порошкообразное (СФП). Аналогичные результаты имеют место при использовании пека, поэтому в таблице они не приводятся.Table 1 presents the tested compositions. As a binder in the examples of table 1, a phenolic powder binder (TFP) was used. Similar results occur when using pitch, so they are not given in the table.

Некоторые физико-механические свойства полученных композиций после силицирования в сравнении с прототипом приведены в таблице 2.Some physico-mechanical properties of the obtained compositions after silicification in comparison with the prototype are shown in table 2.

Коррозионную стойкость силицированных изделий оценивали в среде NaOH при 80°С в течение 1000 часов по ГОСТ 13819-68.Corrosion resistance of siliconized products was evaluated in NaOH at 80 ° C for 1000 hours according to GOST 13819-68.

Из таблицы 2 следует, что введение первичного карбида кремния по примерам 1-9 во всех случаях приводит к увеличению плотности по сравнению с прототипом, прочности и коррозионной стойкости, что связано с уменьшением в материале свободного кремния, который вымывается в среде щелочи, и увеличением доли карбида кремния.From table 2 it follows that the introduction of primary silicon carbide according to examples 1-9 in all cases leads to an increase in density compared with the prototype, strength and corrosion resistance, which is associated with a decrease in the material of free silicon, which is washed out in an alkali medium, and an increase in the proportion silicon carbide.

Силицированные изделия на основе углеродсодержащей композиции, кроме перечисленного, могут быть использованы в качестве форсунок для распыления воздуха с абразивными частицами, горелок в термических газовых печах, протяжек при производстве проволоки и т.д.Siliconized products based on a carbon-containing composition, in addition to the above, can be used as nozzles for spraying air with abrasive particles, burners in thermal gas furnaces, broaches in the manufacture of wire, etc.

Таблица 1Table 1 Фракционный состав шихтыFractional composition of the charge Состав шихты по примерам №, мас.%The composition of the mixture according to examples No., wt.% 1one 22 33 4four 55 66 77 88 99 ГрафитGraphite 15fifteen 2525 4545 50fifty 5555 6060 7070 6565 50fifty Карбид кремнияSilicon carbide 8080 7070 4545 30thirty 3535 2525 15fifteen 20twenty 2525 Связующее СФПBinding SFP 55 55 1010 20twenty 1010 15fifteen 15fifteen 15fifteen 2525

Таблица 2table 2 Состав шихты (пример №)The composition of the charge (example No.) Плотность материала после пропитки, г/см3 The density of the material after impregnation, g / cm 3 Предел прочности при сжатии, осж, кгс/см2 The limit of compressive strength, oszh, kgf / cm 2 Убыль веса за 1000 часов в 40%-ном NaOH при 80°С, %Weight loss over 1000 hours in 40% NaOH at 80 ° C,% 1one 3,083.08 49704970 0,160.16 22 3,043.04 49504950 0,170.17 33 3,003.00 48504850 0,190.19 4four 2,952.95 46204620 0,200.20 55 2,982.98 47504750 0,200.20 66 2,942.94 46004600 0,210.21 77 2,922.92 45804580 0,210.21 88 2,962.96 46504650 0,190.19 99 2,922.92 45504550 0,220.22 ПрототипPrototype 2,652.65 35903590 0,410.41

Claims (2)

1. Углеродсодержащая композиция для получения силицированных изделий, включающая углерод, карбид кремния и связующее, отличающаяся тем, что в качестве углерода используют измельченный графит с размерами частиц не более 200 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод - 10-80
карбид кремния - 10-60
связующее - остальное,
при этом совокупная доля углерода и карбида кремния в составе композиции находится в пределах 60-95 мас.%.
1. A carbon-containing composition for producing siliconized products, including carbon, silicon carbide and a binder, characterized in that crushed graphite with a particle size of not more than 200 μm is used as carbon in the following ratio, wt.%:
carbon - 10-80
silicon carbide - 10-60
the binder is the rest
while the total proportion of carbon and silicon carbide in the composition is in the range of 60-95 wt.%.
2. Углеродсодержащая композиция по п.1, отличающаяся тем, что количества углерода и карбида кремния в композиции находятся в обратно пропорциональной зависимости. 2. The carbon-containing composition according to claim 1, characterized in that the amounts of carbon and silicon carbide in the composition are inversely proportional.
RU2007140801/15A 2007-11-07 2007-11-07 Carbon-containing composition for making silicicated components RU2370435C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007140801/15A RU2370435C2 (en) 2007-11-07 2007-11-07 Carbon-containing composition for making silicicated components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007140801/15A RU2370435C2 (en) 2007-11-07 2007-11-07 Carbon-containing composition for making silicicated components

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007140801A RU2007140801A (en) 2009-05-20
RU2370435C2 true RU2370435C2 (en) 2009-10-20

Family

ID=41021139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007140801/15A RU2370435C2 (en) 2007-11-07 2007-11-07 Carbon-containing composition for making silicicated components

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2370435C2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2514041C2 (en) * 2012-06-29 2014-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" Carbon-containing composition for producing reaction-bonded silicon carbide
RU2539465C2 (en) * 2013-04-24 2015-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Керамет-Пермь" Method for manufacturing products of reaction-sintered composite material
RU2573146C1 (en) * 2014-12-24 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) COMPOSITION OF CARBON BLANK FOR OBTAINING SiC/C/Si CERAMICS AND METHOD FOR OBTAINING SiC/C/Si PRODUCTS
RU2685675C1 (en) * 2017-12-20 2019-04-22 Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method of making items from ultrafine grain siliconized graphite
RU2685654C1 (en) * 2018-01-10 2019-04-22 Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method for manufacturing articles from fine-grain siliconized graphite
RU2699641C1 (en) * 2018-06-26 2019-09-06 Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method of making articles from ultra-fine grained silicon graphite
RU2730092C1 (en) * 2019-10-28 2020-08-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Composition with carbon nanotubes for producing carbon billet for high-density sic/c/si ceramics and method of producing articles from sic/c/si ceramics

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2514041C2 (en) * 2012-06-29 2014-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита "НИИграфит" Carbon-containing composition for producing reaction-bonded silicon carbide
RU2539465C2 (en) * 2013-04-24 2015-01-20 Общество с ограниченной ответственностью "Керамет-Пермь" Method for manufacturing products of reaction-sintered composite material
RU2573146C1 (en) * 2014-12-24 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) COMPOSITION OF CARBON BLANK FOR OBTAINING SiC/C/Si CERAMICS AND METHOD FOR OBTAINING SiC/C/Si PRODUCTS
RU2685675C1 (en) * 2017-12-20 2019-04-22 Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method of making items from ultrafine grain siliconized graphite
RU2685654C1 (en) * 2018-01-10 2019-04-22 Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method for manufacturing articles from fine-grain siliconized graphite
RU2699641C1 (en) * 2018-06-26 2019-09-06 Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" Method of making articles from ultra-fine grained silicon graphite
RU2730092C1 (en) * 2019-10-28 2020-08-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) Composition with carbon nanotubes for producing carbon billet for high-density sic/c/si ceramics and method of producing articles from sic/c/si ceramics

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007140801A (en) 2009-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2370435C2 (en) Carbon-containing composition for making silicicated components
CN104926313B (en) A kind of high heat conductance reaction sintering silicon carbide ceramic material and preparation method thereof
CN105130438B (en) A kind of method that boron carbide ceramics composite is prepared based on reaction-sintered
CN107473756B (en) Multipurpose low-dimensional carbon-containing ceramic/carbon composite material and production method thereof
CN102093065B (en) Magnesia carbon brick taking composite magnesia as major raw material and preparation method thereof
CN106631074A (en) High-calcium-oxide-content calcium oxide material and preparation method thereof
CN102976710A (en) Nano miroporous heat-insulating material
CN106187225A (en) A kind of anti-erosion magnesia carbon brick and preparation method thereof
CN108658602A (en) A kind of preparation method of diamond boron carbide composite material
CN111621661A (en) Preparation method of tungsten carbide copper
CN104961445A (en) Composite ceramic material used for crucible and preparation method thereof
CN105152653B (en) A kind of anticorrosive silicon carbide deck and preparation method thereof
CN111533567B (en) Graphite refractory material plate and production process
JP4430448B2 (en) Method for producing isotropic graphite material
CN105924179A (en) Silicon nitride ceramic heater protection tube, preparation method and applications thereof
CN104844239A (en) Environmental-friendly magnesia carbon brick and production method thereof
RU2174947C1 (en) Graphite-containing composition for making siliconized graphite-containing products
RU2514041C2 (en) Carbon-containing composition for producing reaction-bonded silicon carbide
KR20130075575A (en) Lightweight aggregate containing slag and method for manufacturing the same
JP5590453B2 (en) Manufacturing method of heat insulating material or refractory brick
CN108298958A (en) A kind of high-strength fireproof crucible and preparation method thereof
JP5815311B2 (en) Manufacturing method of fireproof board
KR100613259B1 (en) A zirconia-carbon refractory composition
RU2315737C2 (en) Composition for manufacture of heat-insulating material
RU2390513C2 (en) Refractory ramming mixture for refractory lining

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111108