RU2471751C1 - Method of producing protective coating and composition of protective coating mixture - Google Patents
Method of producing protective coating and composition of protective coating mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471751C1 RU2471751C1 RU2011129440/03A RU2011129440A RU2471751C1 RU 2471751 C1 RU2471751 C1 RU 2471751C1 RU 2011129440/03 A RU2011129440/03 A RU 2011129440/03A RU 2011129440 A RU2011129440 A RU 2011129440A RU 2471751 C1 RU2471751 C1 RU 2471751C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- protective coating
- coating
- heat treatment
- slip
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретения относятся к составам и способам получения керамических композиций, включающим обработку порошков неорганических соединений перед нанесением защитных покрытий на неметаллические материалы, и могут быть использованы в металлургической, космической, ядерной технике, стекольной, химической, радиоэлектронной промышленности, а также в энергетике и машиностроении.The invention relates to compositions and methods for producing ceramic compositions, including the processing of powders of inorganic compounds before applying protective coatings to non-metallic materials, and can be used in metallurgy, space, nuclear technology, glass, chemical, electronic industry, as well as in energy and engineering.
Известно многокомпонентное защитно-упрочняющее покрытие, содержащее слой экзотермического состава в виде оксида кремния и алюминия, предназначенных для приготовления шихты, а в качестве связующего - водный раствор жидкого стекла (патент РФ 2137733, МПК С04В 41/87 от 20.09.1999). Шихта дополнительно содержит модифицирующие добавки в виде глины и тетрафторбората калия, которые введены порознь или совместно.A multicomponent protective-hardening coating is known that contains an exothermic layer in the form of silicon oxide and aluminum, intended for the preparation of a charge, and as a binder an aqueous solution of liquid glass (RF patent 2137733, IPC С04В 41/87 dated 09/20/1999). The mixture further contains modifying additives in the form of clay and potassium tetrafluoroborate, which are introduced separately or together.
Однако известное однослойное покрытие имеет относительно большую пористость поверхностного слоя и недостаточно высокий ресурс работы из-за малой глубины пропитки поверхностного слоя огнеупорного материала. Кроме того, указанное покрытие с относительно невысокими адгезионными характеристиками в процессе эксплуатации растрескивается за счет вымывания поверхностного слоя, что приводит к его преждевременному износу и потере его защитно-упрочняющих свойств.However, the known single-layer coating has a relatively large porosity of the surface layer and an insufficiently high service life due to the small depth of impregnation of the surface layer of the refractory material. In addition, the specified coating with relatively low adhesive characteristics during operation crack due to leaching of the surface layer, which leads to its premature wear and loss of its protective and hardening properties.
Известен состав для защиты материалов от воздействия атмосферы при высокой температуре (патент FR 2700773 С15, МПК С04В 41/87 от 28.01.1993 и 29.07.1994) на основе борида циркония, который содержит коллоидный кремнезем, причем соотношение по массе между боридом циркония и коллоидным кремнеземом от 1 до 9.A known composition for protecting materials from atmospheric exposure at high temperature (patent FR 2700773 C1 5 , IPC 41B 41/87 dated 01/28/1993 and 07/29/1994) based on zirconium boride, which contains colloidal silica, and the mass ratio between zirconium boride and colloidal silica from 1 to 9.
Однако для получения покрытия требуется проведение дополнительной операции - предварительного остекловывания в интервале 600-700°С.However, to obtain a coating, an additional operation is required - preliminary vitrification in the range of 600-700 ° C.
Известен состав жаростойкого покрытия, включающий многокомпонентное стекло и борид кремния (SiB4). Указанное покрытие предназначено для защиты деталей выхлопной системы планера, выполненных из жаропрочных сплавов и коррозионностойких сталей, от высокотемпературной газовой коррозии в процессе эксплуатации до 600°С (патент RU 2255076, МПК7 С04В 41/87 от 27.06.2005). Технический результат изобретения - создание покрытия с повышенной температуроустойчивостью и прочностью сцепления при температуре эксплуатации 600°С, формирующегося при комнатной температуре.The known composition of the heat-resistant coating, including multi-component glass and silicon boride (SiB 4 ). The specified coating is intended to protect parts of the airframe exhaust system made of heat-resistant alloys and corrosion-resistant steels from high-temperature gas corrosion during operation up to 600 ° C (patent RU 2255076, IPC 7 С04В 41/87 dated 06/27/2005). The technical result of the invention is the creation of coatings with high temperature resistance and adhesion strength at an operating temperature of 600 ° C, which forms at room temperature.
Недостатком данного покрытия является то, что для его создания требуется его предварительное формирование, кроме того, используется жидкое стекло, что препятствует его эксплуатации при температуре выше 600°С.The disadvantage of this coating is that its creation requires its preliminary formation, in addition, liquid glass is used, which prevents its operation at temperatures above 600 ° C.
Известен состав высокотемпературного покрытия, которое может быть использовано для защиты от окисления неметаллических материалов на основе карбидкремниевой матрицы и углеродного волокна (патент RU 2253638, МПК7 С04В 41/87 от 18.06.2005). Покрытие содержит такие компоненты, как кремний, бор, оксид, борид и силицид гафния, оксид тантала и борид кремния.The known composition of the high-temperature coating, which can be used to protect against oxidation of non-metallic materials based on silicon carbide matrix and carbon fiber (patent RU 2253638, IPC 7 С04В 41/87 from 06/18/2005). The coating contains components such as silicon, boron, hafnium oxide, boride and silicide, tantalum oxide and silicon boride.
Недостатком данного изобретения является высокая стоимость используемых материалов.The disadvantage of this invention is the high cost of the materials used.
Наиболее близким к заявляемому является состав защитного покрытия, описанный в статье Баньковской И.Б., Коловертнова Д.В., Ефименко Л.П. Получение композитов на основе ZrB2-Si и изучение их свойств. Физика и химия стекла. 2011. Т. 37, №2, С.250-257. В данной работе предложен состав шихты для получения покрытия, содержащий борид циркония и кремний в соотношении по массе 1:1.Closest to the claimed is the composition of the protective coating described in the article Bankovskaya IB, Kolovertnova D.V., Efimenko L.P. Obtaining composites based on ZrB 2 -Si and studying their properties. Physics and chemistry of glass. 2011. T. 37, No. 2, S.250-257. In this work, the composition of the mixture to obtain a coating containing zirconium boride and silicon in a ratio by weight of 1: 1 is proposed.
К недостаткам данного защитного покрытия следует отнести его высокую себестоимость за счет использования в составе компонентов дорогостоящего ингредиента - борида циркония в большом количестве (50% по массе).The disadvantages of this protective coating should be attributed to its high cost due to the use of an expensive ingredient - zirconium boride in large quantities (50% by weight) as a component.
Известен способ получения многокомпонентного защитно-упрочняющего покрытия, содержащего слой экзотермического состава в виде оксида кремния и алюминия, предназначенных для приготовления шихты, а в качестве связующего - водный раствор жидкого стекла для получения шликера. Далее производят нанесение шликера на внутреннюю поверхность теплового агрегата, сушку и нагрев до температуры самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС-процесс) (патент РФ 2137733, МПК С04В 41/87 от 20.09.1999). Шихта дополнительно содержит модифицирующие добавки в виде глины и тетрафторбората калия, которые введены порознь или совместно.A known method of obtaining a multicomponent protective hardening coating containing a layer of exothermic composition in the form of silicon oxide and aluminum, intended for the preparation of the charge, and as a binder - an aqueous solution of liquid glass to obtain a slip. Next, a slip is applied to the inner surface of the thermal unit, dried and heated to a temperature of self-propagating high-temperature synthesis (SHS process) (RF patent 2137733, IPC 41B 41/87 from 09/20/1999). The mixture further contains modifying additives in the form of clay and potassium tetrafluoroborate, which are introduced separately or together.
Однако известный способ является трудоемким, нетехнологичным за счет использования СВС-процесса, поскольку реализация этого процесса требует создания специальных условий и дополнительного оборудования.However, the known method is time-consuming, low-tech due to the use of the SHS process, since the implementation of this process requires the creation of special conditions and additional equipment.
Известен способ получения многокомпонентного защитного упрочняющего покрытия (патент RU и KR 2209193 С1, С04В 41/87, С04В 35/65 от 16.05.2002 / 27.07.2003), основанный на технологии получения многокомпонентных покрытий для многоуровневой защиты футеровок конструкций, отдельных устройств и элементов в металлургических печах, химических реакторах и др. Обеспечение эрозионной и тепловой защиты достигается созданием на его поверхности покрытия, содержащего три многокомпонентных слоя. При этом каждый слой выполняется на основе материалов, способных к возникновению и проведению СВС-процесса. Для получения в каждый из указанных слоев вводятся модифицирующие добавки. Каждый из слоев наносят в несколько проходов, причем пропитку первого слоя осуществляют многократно с помощью высоконапорных воздушно-распылительных устройств и при повышенном избыточном давлении. После сушки проводят низкотемпературный обжиг и по достижении более низкой температуры вводят защитную среду.A known method of obtaining a multicomponent protective reinforcing coating (patent RU and KR 2209193 C1, C04B 41/87, C04B 35/65 from 05/16/2002 / 07/27/2003), based on the technology for producing multicomponent coatings for multi-level protection of linings of structures, individual devices and elements in metallurgical furnaces, chemical reactors, etc. Providing erosion and thermal protection is achieved by creating on its surface a coating containing three multicomponent layers. Moreover, each layer is based on materials capable of the occurrence and conduct of the SHS process. To obtain in each of these layers are introduced modifying additives. Each of the layers is applied in several passes, and the impregnation of the first layer is carried out repeatedly using high-pressure air-spraying devices and with increased overpressure. After drying, a low-temperature firing is carried out and, upon reaching a lower temperature, a protective medium is introduced.
Недостатком данного способа является сложность его реализации, основанная на необходимости нанесения многослойного покрытия, его неоднократной пропитки с помощью специальных устройств и при избыточном давлении, а также необходимости использования защитной среды, что делает данный способ трудоемким и нетехнологичным.The disadvantage of this method is the difficulty of its implementation, based on the need to apply a multilayer coating, its repeated impregnation with the help of special devices and at overpressure, as well as the need to use a protective environment, which makes this method time-consuming and low-tech.
Известен способ защиты материалов от воздействия атмосферы при высокой температуре (патент FR 2700773 С15, МПК С04В 41/87 от 28.01.1993 и 29.07.1994), который характеризуется тем, что покрытия наносят на подслой, предназначенный для улучшения сцепления, причем подслой состоит из фосфатов цинка или алюминия. Покрытие на основе борида циркония содержит коллоидный кремнезем, причем соотношение по массе между боридом циркония и коллоидным раствором от 1 до 9, и для его получения требуется проведение дополнительной операции - предварительного остекловывания в интервале 600-700°С.A known method of protecting materials from exposure to the atmosphere at high temperature (patent FR 2700773 C1 5 , IPC 41B 41/87 from 01/28/1993 and 07/29/1994), which is characterized in that the coating is applied to a sublayer designed to improve adhesion, and the sublayer consists from zinc or aluminum phosphates. The coating based on zirconium boride contains colloidal silica, and the weight ratio between zirconium boride and colloidal solution is from 1 to 9, and to obtain it requires an additional operation - preliminary vitrification in the range of 600-700 ° C.
Недостатком данного способа получения защитного покрытия, выполненного на основе указанного состава шихты, является то, что на материал наносят последовательно подслой, без которого наблюдается выгорание подложки из-за отделения покрытия от основы.The disadvantage of this method of obtaining a protective coating made on the basis of the specified composition of the charge is that a sublayer is sequentially applied to the material, without which the burnout of the substrate is observed due to the separation of the coating from the base.
Наиболее близким к заявляемому является способ, описанный в статье Баньковской И.Б., Коловертнова Д.В., Ефименко Л.П. Получение композитов на основе ZrB2-Si и изучение их свойств. Физика и химия стекла. 2011. Т. 37, №2, С.250-257. В данной работе предложен способ получения покрытия, включающий приготовление шихты путем смешения исходных компонентов, содержащих кремний и борид циркония, приготовление шликера с добавлением органического связующего, нанесение шликера на подложку и последующую термообработку полученной заготовки защитного покрытия при нагревании до 1400°С со скоростью 7 град/мин.Closest to the claimed is the method described in the article Bankovskaya IB, Kolovertnova D.V., Efimenko L.P. Preparation of composites based on -Si ZrB 2 and study their properties. Physics and chemistry of glass. 2011. T. 37, No. 2, S.250-257. In this paper, we propose a method for producing a coating, including preparing a mixture by mixing the starting components containing silicon and zirconium boride, preparing a slip with the addition of an organic binder, applying a slip on a substrate, and subsequent heat treatment of the resulting protective coating preform when heated to 1400 ° C at a speed of 7 degrees / min
Недостатком ближайшего аналога является то, что термообработку покрытия проводят при высокой температуре (1400°С) и низкой скорости нагревания (7 К/мин), что приводит к дополнительным энергетическим затратам. Данная статья приведена в приложении к настоящей заявке.The disadvantage of the closest analogue is that the heat treatment of the coating is carried out at a high temperature (1400 ° C) and a low heating rate (7 K / min), which leads to additional energy costs. This article is given in the appendix to this application.
Задачами данных изобретений являются разработка нового способа получения защитного покрытия и создание нового состава шихты для защитного покрытия, обеспечивающих снижение температуры термообработки в интервале от 600 до 650°С, со скоростью 60-65 К/мин, снижение себестоимости продукта при сохранении его эксплуатационных характеристик при температуре 1400°С и выше в течение длительного времени.The objectives of these inventions are the development of a new method for producing a protective coating and the creation of a new composition of the charge for a protective coating, providing a reduction in heat treatment temperature in the range from 600 to 650 ° C, at a speed of 60-65 K / min, reducing the cost of the product while maintaining its operational characteristics at temperature of 1400 ° C and above for a long time.
Для достижения поставленной задачи в части способа получения защитного покрытия, в отличие от ближайшего аналога, на стадии приготовления шихты в состав исходных компонентов, включающий кремний и борид циркония, дополнительно вводят бор при следующем соотношении исходных компонентов, мас.%: Si 65-75, ZrB2 10-30, В 10-30, при этом в составе исходных компонентов используют бор с удельной поверхностью 29-22 м2/г. Термообработку полученной заготовки защитного покрытия проводят при температуре 600-650°С в течение 10-15 минут.To achieve the task in terms of the method of obtaining a protective coating, in contrast to the closest analogue, at the stage of preparation of the charge, boron is additionally introduced into the composition of the starting components, including silicon and zirconium boride, in the following ratio of starting components, wt.%: Si 65-75, ZrB 2 10-30, 10-30, while boron with a specific surface area of 29-22 m 2 / g is used in the composition of the starting components. Heat treatment of the obtained blank of the protective coating is carried out at a temperature of 600-650 ° C for 10-15 minutes.
Для достижения поставленной задачи в части состава шихты для защитного покрытия в состав шихты для защитного покрытия, включающий борид циркония и кремний, в отличие от ближайшего аналога, введен дополнительно бор, при следующем соотношении компонентов (мас.%): Si 65-75, ZrB2 10-30, В 10-30.To achieve the task in terms of the composition of the charge for the protective coating, the composition of the charge for the protective coating, including zirconium boride and silicon, in contrast to the closest analogue, additional boron is introduced, with the following ratio of components (wt.%): Si 65-75, ZrB 2 10-30, B 10-30.
Техническим результатом заявленных изобретений является снижение времени и температуры термообработки полученной заготовки защитного покрытия до 600-650°С при сохранении эксплуатационных характеристик защитного покрытия при температуре 1400°С и выше в течение длительного времени, что обеспечивает существенное снижение энергоемкости процесса.The technical result of the claimed inventions is to reduce the time and temperature of heat treatment of the obtained blank of the protective coating to 600-650 ° C while maintaining the operational characteristics of the protective coating at a temperature of 1400 ° C and above for a long time, which provides a significant reduction in the energy consumption of the process.
Поставленная задача в части способа решается следующим образом.The problem in part of the method is solved as follows.
В предложенном способе получения защитного покрытия, включающем приготовление шихты путем смешения исходных компонентов, содержащих кремний и борид циркония, приготовление шликера с добавлением органического связующего, нанесение шликера на подложку и последующую термообработку в воздушной среде, в отличие от ближайшего аналога на стадии приготовления шихты дополнительно вводят бор при следующем соотношении исходных компонентов (мас.%): Si 65-75, ZrB2 10-30, В 10-30, что позволяет обеспечить быстрое остекловывание защитного покрытия, т.е. достичь газонепроницаемости покрытия, защищающего подложку из графита от воздействия кислорода воздуха при эксплуатации при температурах выше 1400°С в течение длительного времени. Проведение термообработки при температуре 600-650°С в течение 10-15 минут позволяет увеличить скорость термообработки до 60-65 град/мин. Кроме того, использование в составе исходных компонентов порошка бора с удельной поверхностью 29-22 м2/г также способствует быстрому остекловыванию защитного покрытия.In the proposed method for producing a protective coating, including the preparation of a mixture by mixing the starting components containing silicon and zirconium boride, the preparation of a slip with the addition of an organic binder, the application of a slip on a substrate and subsequent heat treatment in air, in contrast to the closest analogue, the charge is additionally introduced boron in the following ratio of starting components (wt.%): Si 65-75, ZrB 2 10-30, B 10-30, which allows for rapid vitrification of the protective coating, i.e. achieve gas impermeability of the coating that protects the graphite substrate from exposure to atmospheric oxygen during operation at temperatures above 1400 ° C for a long time. Carrying out heat treatment at a temperature of 600-650 ° C for 10-15 minutes allows you to increase the speed of heat treatment to 60-65 deg / min. In addition, the use of boron powder in the composition of the starting components with a specific surface area of 29-22 m 2 / g also contributes to the rapid vitrification of the protective coating.
Таким образом, совокупность существенных признаков заявляемого способа позволила снизить энергоемкость и время термообработки, т.е. снизить себестоимость получаемого продукта.Thus, the set of essential features of the proposed method allowed to reduce the energy intensity and heat treatment time, i.e. reduce the cost of the resulting product.
Поставленная задача в части состава шихты для защитного покрытия решается следующим образом.The problem in terms of the composition of the charge for a protective coating is solved as follows.
В предложенном составе шихты для защитного покрытия, включающем борид циркония и кремний, в отличие от ближайшего аналога состав дополнительно содержит бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: Si 65-75, ZrB2 10-30, В 10-30, что позволяет снизить температуру и время термообработки.In the proposed composition of the charge for a protective coating, including zirconium boride and silicon, unlike the closest analogue, the composition additionally contains boron in the following ratio of components, wt.%: Si 65-75, ZrB 2 10-30, B 10-30, which allows reduce temperature and heat treatment time.
Конкретные примеры заявляемого состава шихты для защитного покрытия приведены в таблице 1, в которой примеры 1-3 соответствуют заявленному составу, а примеры 4 и 5 соответствуют составам шихты, в которых содержание кремния выходит за пределы заявляемого, а пример 6 соответствует составу шихты, выбранного в качестве ближайшего аналога.Specific examples of the claimed composition of the charge for the protective coating are shown in table 1, in which examples 1-3 correspond to the claimed composition, and examples 4 and 5 correspond to the composition of the charge, in which the silicon content is outside the claimed, and example 6 corresponds to the composition of the charge selected in as the closest analogue.
Качественные характеристики защитных покрытий, полученных после термообработки, приведены в таблице 2, в которой номера примеров соответствуют нумерации составов, приведенных в таблице 1.The qualitative characteristics of the protective coatings obtained after heat treatment are shown in table 2, in which the numbers of examples correspond to the numbering of the compositions shown in table 1.
Для покрытий, получивших оценку в 1 или 3 балла, характерно выгорание графита при термообработке при 1400°С. Для покрытий, получивших оценку в 5 баллов, выгорания графита не наблюдается.For coatings that have a rating of 1 or 3 points, graphite burnout is characteristic during heat treatment at 1400 ° C. For coatings rated 5 points, graphite burnup is not observed.
В примерах 1-3 наблюдается быстрое остекловывание покрытия, приводящее к образованию тонкого защитного слоя. Этот процесс характеризуется низкими температурой и временем термообработки.In examples 1-3, there is a rapid vitrification of the coating, leading to the formation of a thin protective layer. This process is characterized by low temperature and heat treatment time.
В примерах 4 и 5 приведены покрытия, содержание кремния в которых выходит за пределы заявляемого. Снижение содержания кремния до 60 мас.% приводит к впитыванию и деформации покрытия. Повышение содержания кремния до 80 мас.% приводит к образованию тугоплавкого спека, что снижает его качественные характеристики за счет повышения пористости покрытия.Examples 4 and 5 show coatings, the silicon content of which is beyond the scope of the claimed. A decrease in silicon content to 60 wt.% Leads to absorption and deformation of the coating. Increasing the silicon content to 80 wt.% Leads to the formation of a refractory cake, which reduces its quality characteristics by increasing the porosity of the coating.
В примере 6 (состав ближайшего аналога) термообработка осуществляется при 1400°С, при этом происходит постепенное остекловывание и глубокое проплавление, однако в данном способе термообработку проводят в течение 3,5 часов, что делает этот процесс энергетически невыгодным и нетехнологичным.In example 6 (the composition of the closest analogue), the heat treatment is carried out at 1400 ° C, while there is a gradual vitrification and deep penetration, however, in this method, the heat treatment is carried out for 3.5 hours, which makes this process energetically disadvantageous and low-tech.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
Пример 1. В качестве исходных компонентов шихты защитного покрытия используют мелкодисперсные порошки кремния с повышенной удельной поверхностью, борида циркония с удельной поверхностью 6 м2/г и порошок бора с удельной поверхностью 20 м2/г. Процесс нанесения защитных покрытий состоит: из подготовки образцов графита в качестве подложки, приготовления шихты состава (в мас.%) Si - 70, ZrB2 - 20, В - 10, приготовления шликера с использованием органического связующего, например, на основе целлюлозы, нанесения слоя шликера на подложку из графита, высушивания полученной заготовки при 80°С в течение 20 мин и заключительного обжига образцов в силитовой печи по определенному температурному режиму. Полученную заготовку подвергают термообработке при 610°С в течение 13 мин. После термообработки достигнуто остекловывание поверхности защитного покрытия, т.е. обеспечение газонепроницаемости покрытия, защищающего графит от воздействия кислорода воздуха при эксплуатации при температурах выше 1400°С в течение длительного времени.Example 1. As the initial components of the charge of the protective coating, finely dispersed silicon powders with a high specific surface, zirconium boride with a specific surface of 6 m 2 / g and boron powder with a specific surface of 20 m 2 / g are used. The process of applying protective coatings consists of: preparing graphite samples as a substrate, preparing a charge of the composition (in wt.%) Si - 70, ZrB 2 - 20, B - 10, preparing a slip using an organic binder, for example, based on cellulose, applying a slip layer on a graphite substrate, drying the obtained preform at 80 ° C for 20 minutes and final firing of the samples in a silica furnace according to a certain temperature regime. The resulting preform is subjected to heat treatment at 610 ° C for 13 minutes. After heat treatment, vitrification of the surface of the protective coating, i.e. ensuring gas impermeability of the coating that protects graphite from the effects of oxygen during operation at temperatures above 1400 ° C for a long time.
Пример 2. В качестве исходных компонентов шихты защитного покрытия используют мелкодисперсные порошки кремния, борида циркония и бора с повышенной удельной поверхностью 19 см2/г. Процесс нанесения покрытий состоит из подготовки подложки из графита, приготовления шихты состава (в мас.%) Si - 75, ZrB2 - 15, В - 10, приготовления шликера с использованием органического связующего, нанесения слоя шликера на подложку, например, на образцы из графита, высушивания полученной заготовки при 80°С в течение 20 мин и заключительного обжига образцов в силитовой печи по определенному температурному режиму. Полученную заготовку подвергают термообработке при 640°С в течение 14 мин. После термообработки наблюдалось остекловывание поверхности защитного покрытия, т.е. обеспечение газонепроницаемости покрытия, защищающего графит от воздействия кислорода воздуха при эксплуатации при температурах выше 1400°С в течение длительного времени.Example 2. As the initial components of the charge of the protective coating using fine powders of silicon, zirconium boride and boron with an increased specific surface area of 19 cm 2 / year The coating process consists of preparing a substrate from graphite, preparing a charge of the composition (in wt.%) Si - 75, ZrB 2 - 15, B - 10, preparing a slip using an organic binder, applying a slip layer on a substrate, for example, on samples of graphite, drying the resulting preform at 80 ° C for 20 minutes and the final firing of samples in a silica furnace according to a certain temperature regime. The resulting billet is subjected to heat treatment at 640 ° C for 14 minutes After heat treatment, vitrification of the surface of the protective coating was observed, i.e. ensuring gas impermeability of the coating that protects graphite from the effects of oxygen during operation at temperatures above 1400 ° C for a long time.
Пример 3. В качестве исходных компонентов шихты защитного покрытия используют мелкодисперсные порошки кремния, борида циркония и бора с повышенной удельной поверхностью 22 см2/г. Процесс нанесения покрытий состоит из подготовки подложки из графита, приготовления шихты состава (в мас.%) Si - 80, ZrB2 - 10, В - 10, приготовления шликера с использованием органического связующего, нанесения слоя шликера на подложку, например, на образцы из графита, высушивания полученной заготовки при 80°С в течение 20 мин и заключительного обжига образцов в силитовой печи по определенному температурному режиму. Полученную заготовку подвергают термообработке при 630°С в течение 15 мин. После термообработки наблюдают образование тугоплавкого пористого спека, что вызывает выгорание графита при дальнейшей термообработке при 1400°С.Example 3. As the initial components of the charge of the protective coating using fine powders of silicon, zirconium boride and boron with an increased specific surface area of 22 cm 2 / g The coating process consists of preparing a substrate of graphite, preparing a charge of the composition (in wt.%) Si - 80, ZrB 2 - 10, B - 10, preparing a slip using an organic binder, applying a slip layer on a substrate, for example, on samples of graphite, drying the resulting preform at 80 ° C for 20 minutes and the final firing of samples in a silica furnace according to a certain temperature regime. The resulting billet is subjected to heat treatment at 630 ° C for 15 minutes After heat treatment, the formation of a refractory porous cake is observed, which causes burnout of graphite during further heat treatment at 1400 ° C.
Пример 4. В качестве исходных компонентов шихты защитного покрытия используют мелкодисперсные порошки кремния, борида циркония. Процесс нанесения покрытий состоит из подготовки образцов графита, приготовления шихты состава (в мас.%) Si - 50, ZrB2 - 50, приготовления шликера с использованием органического связующего, нанесения слоя шликера на подложку, например, на образцы из графита, высушивания полученной заготовки при 80°С в течение 20 мин и заключительного обжига образцов в силитовой печи по определенному температурному режиму. Полученную заготовку подвергают термообработке на воздухе от 20 до 1400°С в течение 200 мин. После термообработки наблюдают постепенное остекловывание поверхности заготовки и глубокое, проплавление поверхностного слоя, однако на формирование затрачивают 3,5 часа, что является энергетически невыгодным.Example 4. As the initial components of the charge of the protective coating using fine powders of silicon, zirconium boride. The coating process consists of preparing graphite samples, preparing a mixture of the composition (in wt.%) Si - 50, ZrB 2 - 50, preparing a slip using an organic binder, applying a slip layer on a substrate, for example, on graphite samples, drying the resulting preform at 80 ° C for 20 min and the final firing of samples in a silica furnace according to a certain temperature regime. The resulting billet is subjected to heat treatment in air from 20 to 1400 ° C for 200 minutes After heat treatment, a gradual vitrification of the surface of the workpiece and a deep, penetration of the surface layer are observed, however, it takes 3.5 hours to form, which is energetically disadvantageous.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011129440/03A RU2471751C1 (en) | 2011-07-06 | 2011-07-06 | Method of producing protective coating and composition of protective coating mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011129440/03A RU2471751C1 (en) | 2011-07-06 | 2011-07-06 | Method of producing protective coating and composition of protective coating mixture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2471751C1 true RU2471751C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011129440/03A RU2471751C1 (en) | 2011-07-06 | 2011-07-06 | Method of producing protective coating and composition of protective coating mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2471751C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607278C2 (en) * | 2015-04-29 | 2017-01-10 | Владимир Павлович Бирюков | Charge composition for slurry coatings |
| RU2613397C1 (en) * | 2015-12-03 | 2017-03-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Method of protective coating manufacturing |
| RU2613645C1 (en) * | 2015-12-03 | 2017-03-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Method of protection coating manufacturing and charge for its implementation |
| RU2757748C1 (en) * | 2020-11-19 | 2021-10-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО РГУПС) | Composition of charge for slip coatings |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU458120A3 (en) * | 1967-04-27 | 1975-01-25 | Главербель А.О. (Фирма) | The method of strengthening products |
| EP0913373A2 (en) * | 1997-10-22 | 1999-05-06 | DORNIER GmbH | Ceramic composite reinforced with carbon fibers |
| JP2001335905A (en) * | 2000-05-31 | 2001-12-07 | Hitachi Ltd | Continuous hot dip metal coating apparatus, and roll and bearing therefor |
| RU2323916C2 (en) * | 2002-04-09 | 2008-05-10 | Снекма Пропюльсьон Солид | Protecting composite parts from oxidation |
-
2011
- 2011-07-06 RU RU2011129440/03A patent/RU2471751C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU458120A3 (en) * | 1967-04-27 | 1975-01-25 | Главербель А.О. (Фирма) | The method of strengthening products |
| EP0913373A2 (en) * | 1997-10-22 | 1999-05-06 | DORNIER GmbH | Ceramic composite reinforced with carbon fibers |
| JP2001335905A (en) * | 2000-05-31 | 2001-12-07 | Hitachi Ltd | Continuous hot dip metal coating apparatus, and roll and bearing therefor |
| RU2323916C2 (en) * | 2002-04-09 | 2008-05-10 | Снекма Пропюльсьон Солид | Protecting composite parts from oxidation |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| БАНЬКОВСКАЯ И.Б. Получение композитов на основе ZrB2-Si и изучение их свойств. Физика и химия стекла, 2011, No.2, т.37, с.250-257. * |
| БАНЬКОВСКАЯ И.Б. Получение композитов на основе ZrB2-Si и изучение их свойств. Физика и химия стекла, 2011, №2, т.37, с.250-257. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607278C2 (en) * | 2015-04-29 | 2017-01-10 | Владимир Павлович Бирюков | Charge composition for slurry coatings |
| RU2613397C1 (en) * | 2015-12-03 | 2017-03-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Method of protective coating manufacturing |
| RU2613645C1 (en) * | 2015-12-03 | 2017-03-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Method of protection coating manufacturing and charge for its implementation |
| RU2757748C1 (en) * | 2020-11-19 | 2021-10-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО РГУПС) | Composition of charge for slip coatings |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bezzi et al. | SiC/MoSi2 based coatings for Cf/C composites by two step pack cementation | |
| CN105967759B (en) | A kind of rare-earth oxide modified Si-Mo-O gradient antioxidant coating and preparation method | |
| Zhou et al. | Microstructural evolution of SiC coating on C/C composites exposed to 1500° C in ambient air | |
| Zhang et al. | Oxidation protection of C/SiC coated carbon/carbon composites with Si–Mo coating at high temperature | |
| CN103936465B (en) | A kind of carbon/carbon composite material oxidation-proof coating and preparation method thereof | |
| Li et al. | Effects of in situ amorphous graphite coating on ablation resistance of SiC fiber reinforced SiBCN ceramics in an oxyacetylene flame | |
| RU2471751C1 (en) | Method of producing protective coating and composition of protective coating mixture | |
| CN109942317A (en) | Surface of carbon/carbon composite mullite crystal whisker-mullite/yttrium aluminosilicate compound anti-oxidation coating and preparation method | |
| Abdollahi et al. | SiC nanoparticles toughened-SiC/MoSi 2-SiC multilayer functionally graded oxidation protective coating for carbon materials at high temperatures | |
| Wang et al. | Oxidation protection of B4C modified HfB2-SiC coating for C/C composites at 1073–1473 K | |
| Li et al. | High strength retention and improved oxidation resistance of C/C composites by utilizing a layered SiC ceramic coating | |
| Jiang et al. | A dense structure Si-SiC coating for oxidation and ablation protection of graphite fabricated by impregnation-pyrolysis and gaseous silicon infiltration | |
| Hu et al. | Effect of Cr content on the microstructure and thermal properties of ZrSi2–CrSi2–SiC multiphase coating for the SiC coated C/C composites | |
| Abdollahi et al. | High temperature anti‐oxidation behavior of in situ and ex situ nanostructured C/SiC/ZrB2‐SiC gradient coatings: Thermodynamical evolution, microstructural characterization, and residual stress analysis | |
| Teng et al. | A new method to improve the laser-ablation resistance of Si-SiC coating on C/C composites: Laser cladding | |
| Zhu et al. | Microstructure evolution and oxidation mechanism of HfB2-SiC coating on SiC-coated C/C composites at 1173 K and 1773 K | |
| CN105459564B (en) | Interface is from toughening Si3N4The preparation method of/SiC lamella ceramic materials | |
| CN115636692B (en) | High-temperature-resistant and oxidation-resistant ceramic coating and preparation method and application thereof | |
| CN107522508A (en) | A kind of compound anti-oxidation coating and preparation method thereof | |
| RU2399601C2 (en) | Method of making non-shrinking structural ceramic article | |
| CN105324341B (en) | The manufacture method of the plate glass of glass transport roller and its manufacture method and use the glass transport roller | |
| CN105967755B (en) | A kind of crystal whisker toughened mullite antioxidant coating of carbon/carbon composite mullite and preparation method thereof | |
| Sun et al. | Thermal shock resistance of the porous boron nitride/silicon oxynitride ceramic composites | |
| Liu et al. | Ablation resistance and mechanism of SiC/ZrC-ZrB2 double layer coating for C/C composites under plasma flame | |
| RU2613397C1 (en) | Method of protective coating manufacturing |