RU2370435C2 - Carbon-containing composition for making silicicated components - Google Patents
Carbon-containing composition for making silicicated components Download PDFInfo
- 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
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
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.%:
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.
Claims (2)
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.%.
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)
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 |
-
2007
- 2007-11-07 RU RU2007140801/15A patent/RU2370435C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
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 |