SK157795A3 - Abrasion-proof protective layer against oxidation of silicon(iv) carbide bodies - Google Patents

Abrasion-proof protective layer against oxidation of silicon(iv) carbide bodies Download PDF

Info

Publication number
SK157795A3
SK157795A3 SK157795A SK157795A SK157795A3 SK 157795 A3 SK157795 A3 SK 157795A3 SK 157795 A SK157795 A SK 157795A SK 157795 A SK157795 A SK 157795A SK 157795 A3 SK157795 A3 SK 157795A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
polysiloxane
degrees celsius
volume
coating
molybdenum silicide
Prior art date
Application number
SK157795A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Greil
Tobias Erny
Wolfgang Heider
Original Assignee
Cesiwid Elektrowaerme Gmbh
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 Cesiwid Elektrowaerme Gmbh filed Critical Cesiwid Elektrowaerme Gmbh
Publication of SK157795A3 publication Critical patent/SK157795A3/sk

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C14/00Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
    • C03C14/004Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix the non-glass component being in the form of particles or flakes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
    • C04B41/5057Carbides
    • C04B41/5059Silicon carbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • C04B41/85Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87Ceramics

Description

Konštrukčné časti z karbidu kremičitého (SiC) sú vzhľadom k svojej pevnosti, stálosti proti oxidácii a tečeniu pri vysokých teplotách používané pre vykurovacie, nosné, ochranné a konštrukčné účely v zariadeniach pracujúcich s vysokými teplotami. Príklady sú vykurovacie prvky, susceptory, tégliky, ochranné rúrky, štíty proti žiareniu, plynové navádzacie a nárazové dosky, nosné podstavce a kladky pre najrôznejšie typy pecí v priemysle a laboratóriách. Medza tečenia takýchto konštrukčných dielov, pokiaľ sa skladajú z poréznych, spekaných, reakčne viazaných alebo rekryštalizovaných SiC-typov, ležia v rozmedzí 1500 stupňov Celzia. Pri vyšších teplotách stabilita klesá, pretože sa najskôr za pôsobenia vzdušného kyslíka podľa vzorca SiC + 20a - SiO2 + 2C0 tvoriaca sa vrstva kysličníka kremičitého, chrániaca všetkému plynu prístupný povrch proti oxidácii, poškodí neustálym odovzdávaním plynných zložiek suboxidu kremíka (SiO), a tým nemôže celkom naplniť svoju ochrannú funkciu. Použitie častí z karbidu kremičitého v pásme ešte väčších teplôt v oxidačnej atmosfére vyžaduje preto stabilnejšie ochranné vrstvy, ktoré buď pokrývajú všetky plynu dostupné systémy pórov telies, alebo ktoré všetok vonkajší povrch vrátane
-2pórových vstupov spoľahlivo uzatvoria. Bolo tiež opakovane skúšané dať ochranné vrstvy takéhoto druhu k dispozícii. Ako dôležitá súčasť takýchto vrstiev sa často uplatňuje silicid molybdéničitý <MoSi2).
Podľa nemeckého vyloženého spisu č. 11 42 042 sa stálosť proti oxidácii vykurovacích vodičov SiC zvyšuje, keď sa ich povrch najprv pokryje vrstvou silicidu molybdéničitého a ten sa potom žíhaním pri teplotách medzi 1300 a 1500 stupni Celzia prevedený do sklovitej, proti oxidácii chrániacej vrstvy, obsahujúcej molybdén, kremík, kyslík, a z časti i uhlík. V neskoršie zverejnenom patentovom spise DE 14 96 660 je účinnosť takto vyrobených ochranných vrstiev zase spochybnená. Tieto vrstvy by mali vždy ešte póry, ktoré umožňujú prístup oxidujúcich plynov. Pre prekonanie týchto ťažkostí je v pozdejšie uverejnenom spise navrhnuté vyrobiť hustú, proti oxidácii chrániacu vrstvu zo skla obsahujúceho silicid kovu, tvoreného kysličníkom kremičitým, kysličníkom hlinitým, kysličníkom alkalickej zeminy a kysličníkom alkalického kovu. Viazaný silicid, napríklad MoSi2, má v tejto vrstve pôsobiť ako geter a viazať difundujúci kyslík pri reakcii k výlučne nielen prchavým produktom, hlavne SiO2. Ďalšia ochranná vrstva obsahujúca silicid molybdéničitý a nízko sa taviacu základnú hmotu ako je sklo, poprípade sklená keramika, ako zložky odburávajúce pri vysokej teplote mechanické napätia, pre v podstate z uhlíka skladajúce sa substráty, je zverejnená spisom DE 40 34 001 Al.
Hlavný problém pri použití ochranných vrstiev so sklenými matricami obsahujúcich silicid molybdéničitý leží v stálosti proti zmenám teploty materiálov podieľajúcich sa na príslušnom technickom riešení. Pri stálej zmene vysokých teplôt, ktorými sa tu mienia teploty od 1700 do 1750 stupňov Celzia, na teplotu miestnosti, sú na hraničné plochy medzi substrátom a ochrannou vrstvou zaisťujúce priľnavosť kladené
-3požiadavky, ktoré tieto nemôžu kvôli rôznym charakteristikám látok, najmä rôznym teplotným koeficientom rozťažnosti, vždy splniť. Odlúpnutie vrstiev a trhliny sú potom vo vychladnutom stave dôsledkom. Takéto poškodenia vznikajú najmä vtedy, ak hraničné plochy sprostredkujúce priľnavosť sú kvôli mechanickému zaťaženiu konštrukčných častí, napríklad vplyvom v peci na sebe položeného zbožia určeného k tepelnému spracovaniu, vystavené dodatočným mechanickým napätiam. Pri obnovenom ohrievaní na pracovnú teplotu sa tieto škody v odpovedajúcej miere neodstránia, pokiaľ je to vôbec možné, a teleso substrátu sa poškodí.
Ďalšou požiadavkou na vysokou teplotou zaťažiteľné, proti oxidácii chrániace povlaky je ich odolnosť proti erózii, ktorá je nedostatočná, ak vrstvy pri vysokých teplotách obsahujú pomerne silno zmäknuté sklá obsahujúce napríklad alkalické kovy alebo/a kovy alkalických zemín a nemaj žiadne substancie dostatočne odolné proti abrázii.
Úkolom vynálezu je preto vytvorenie pevne priľnajúcich, až do teplôt 1700 stupňov Celzia dlhodobé stabilných a doplnkovo proti erózii odolných ochranných vrstiev proti oxidácii pre porézne časti z karbidu kremičitého, a stanovenie spôsobu výroby takýchto vrstiev.
Podstata vynálezu
Tento úkol je riešený význakovými časťami patentových nárokov la 5. Nároky závislé na patentových nárokoch 1 a 5, ktoré sú tu uvedené v popise, sú výhodnými formami uskutočnenia vynálezu.
Podstatným znakom riešenia podľa vynálezu je použitie polysiloxanov ako predproduktov pre výrobu matričného skla obsahujúceho medzi iným karbid kremičitý. Pri vzniku zložiek karbidu kremičitého zo siloxanu vyrastajú tieto tiež na substráte skladajúceho sa takisto z karbidu kremičitého
-4a spôsobujú tým v súvislosti s ostatnými viazacími efektmi taveniny skla na poréznom povrchu obzvlášť dobrú priľnavosť. Substrát môže mať pritom ľubovoľný tvar, ako napríklad doskový, blokový, rúrkový, téglikový, tyčový alebo meandrovitý.
Polyméry organokremičitých zlúčenín, ako sú siloxany, boli už úspešne použité pre výrobu keramických vlákien, práškov a ochranných vrstiev proti opotrebovaniu. Avšak proti enormnému hustotnému skoku viac ako 100% nastávajúcemu pri pyrolityckej premene polymér/keramika a s tým súvisiace scvrknutím až 80% nemohli byť žiadne konštrukčné časti alebo vrstvy udržané s vysokou hustotou. Až vstavbou reakčných plniacich práškov do polymérovej matrice sa podarilo scvrknutie nastupujúce pri premene do keramického stavu tak ďaleko minimalizovať, že mohli byť vyrobené viac dimenzované konštrukčné časti (EP 0 412 428 BI). Takto vzniknuté kompozitné materiály sa viac vyznačujú malou hodnotou scvrkávania, sú však otvorene porézne. Podstata vynálezu spočíva teraz v tom, zmiesiť polysiloxanovú živicu v tekutej forme so silicidom molybdéničitým v jemnom prášku ako reakčným plnivom, dokiaľ nevznikne suspenzia, potiahnuť tým porézne teleso substrátu z karbidu kremičitého, a tento povlak následným tepelným spracovaním premeniť z kompozitného materiálu do súvislej, prakticky plynotesnej a tým proti oxidácii chrániacej vrstvy. Toto nastane tým, že bola vrstva ľahkým zvýšením teploty alebo/a priložením vákua najskôr zbavená odpariteľnej substancie ako je voda alebo rozpúšťadlo. Potom je polysiloxanová zložka v teplotnom rozsahu do maximálne 400 stupňov Celzia tepelne zosietovaná. Následne je konštrukčný diel pyrolyzovaný v neoxidačne pôsobiacej atmosfére, napríklad v argóne alebo v dusíku, pri teplotách 1000 až 1500 stupňov Celzia, pričom ako produkty pyrolýzy unikajú vodík, nižšie uhľovodíky a malé množstvá CO. Pri tejto pyrolýze vzniká v podstate matričné sklo
-5Si-O-C, do ktorého sa vkladá MoSi2, a ktoré môže v istom rozsahu obsahovať karbidické zložky a, ak pri reakčne pyrolytickom kroku bol ako obklopujúca atmosféra použitý dusík, tiež nitridové zložky. Pretože nitridové zložky nie sú toľko stabilné pri vysokých teplotách ako iné uvedené zložky, nemala by byt reakčná pyrolýza uskutočňovaná, ak sa vykonáva v dusíku, pre zabránenie tvorby významnejšieho množstva nitridových zložiek, pod 1250 stupňov Celzia. Silicid molybdénitý a karbidické zložky spôsobujú v súvislosti s matričným sklom Si-O-C stálosť pri vysokých teplotách, odolnosť proti korózii ako i proti oxidácii ochrannej vrstvy. Ak sú v nanesenej vrstve okrem silicidu molybdéničitého k dispozícii ešte iné keramické kremíkové zlúčeniny alebo zložky obsahujúce hliník, môžu sa tieto takisto zúčastniť na reakciách, ktoré prebiehajú u spôsobových krokov uskutočňovaných pri vysokých teplotách. Takto vytvorená sklovitá vrstva obsahuje teraz viac pórov a trhlín, ktoré sú menšie ako 10 mikrometrov. Táto zvyšková pórovitosť je uzavretá následným tepelným spracovaním na vzduchu pri najmenšej teplote 800 stupňov Celzia, najmä pri teplotách 1500 až 1700 stupňov Celzia. Pri vysokých teplotách vládnúcich pri reakčnej pyrolýze a kroku zosklovatenia môže byť tiež časť MoSi2 premenená reakciou s uhlíkom nachádzajúcim sa v matričnom skle na Mo2C a SiC. Zvyšok zložky plniva je k dispozícii v takto vzniknutom kompozitnom materiálu ako nezreagovaný MoSi23 alebo ako Mob3. Tieto substancie, najmä silicid molybdéničitý, karbid kremičitý, ako i zložka Si-O-C vzniknutá zo siloxanu, spôsobujú vynikajúcu kombináciu vlastností tejto vrstvy: stálosť proti oxidácii, stabilitu vrstvy a odolnosť proti abrázii.
Posledné tepelné spracovanie pri oxidujúcich podmienkach nemusia byť uskutočňované priamo v nadväznosti na proces skeramizovania. Je tiež možné ho pri prvom určenom
-6ohriatiu telesa potiahnutého zosklovatenou vrstvou na prevádzkovú teplotu uskutočňovať v oxidujúcej atmosfére.
Predmetom vynálezu je tiež ochranná vrstva vyrábaná podľa popísaného spôsobu.
Pyrolýza siloxanov na produkty obsahujúce karbid kremičitý je známa. Viď napríklad White et. al., Preparátion od Silicon Carbide from Organosilicon Gels, Parts I and II, Advenced Ceramic Materials, Vol. 2, No. 1 (1987). strana 45 až 59. Tam je tiež popísaná výroba vhodného polysiloxanového gélu. Použiteľné polysiloxanové formy sú však tiež k dostatiu u známych výrobcov kremičitoorganických zlúčenín. Ako východzí materiál pre výrobu vrstiev podľa vynálezu sú vhodné ako kondenzačné zosieťujúce, tak adične zosieťujúce siloxanové živice. Použité siloxany môžu vykazovať veľký počet organických ligánd, ako sú napríklad alkylové, arylové, najmä fenylové skupiny alebo alkoxyskupiny. Podľa jednej výhodnej formy uskutočnenia vynálezu sú použité siloxanové živice, ktorých výťažok na keramickom zvyšku činí po tepelnom odbúraní aspoň 70 hmotnostných %. K tejto skupine patria silseskvioxany, napríklad (RSiO^ s) s ligandami R ako zvyškom vinylu, allylu alebo fenylu, ktoré sú buď veľmi reakčné, majú vysoký obsah uhlíka, alebo vykazujú obidva tieto znaky. Nízkoviskôzne siloxanové formy môžu byť miešané priamo s plnivami v jemnom prášku a potom nanášané na povrch substrátov. Viacviskózne gély sú na žiadúcu viskozitu nastavované vhodným rozpúšťadlom. Práve tak sa zriedia s riedidlami, ak sa viskozita zmesí z polysiloxanu a pevných látok príliš zvýšila. Pre zlepšenie zmáčania substrátu nanesenou suspenziou a pre zlepšenie priľnavosti vrstvy na substrátu sa povrch častí určených k nanášaniu potiahne najmä sprostredkovateľom priľnavosti na báze silanu.
Substráty uvažované pre nanášanie obsahujú medzi 10 a 60, najmä medzi 20 a 50 objemovými percentami na jemný
-Ίprach roztlačeného silicidu molybdéničitého, vztiahnuté na siloxanovú zložku = 100 objemových-percent.
Pre zlepšenie stálosti proti abrázii a pre ďalšie nastavenie tepelného roztiahnutia keramickej vrstvy môžu byt do suspenzie pridané ešte ďalšie komponenty vo forme jemného prášku. Najmä sa tu používa substancií obsahujúcich kremík, ako sú SiC, CrSi.
TaSi.
Nbsi alebo WSi ktoré sú ' 2 ' 2 2 ' dodatočne do suspenzie pridané v množstvách až 60 objemových %, pričom suspenzia je pred pridaním týchto aditív stanovená na rovných 100 objemových %. Prísady tohoto druhu pôsobia všeobecne tiež zlepšene na priľnavosť vrstvy na substráte. Najmä výhodné je pre oxidačné inhibitujúce pôsobenie ochrannej vrstvy primiesenie kysličníka hlinitého alebo prísad tvoriacich hlinitokremičitanové sklo, ako sú aluminidy, napríklad AISi, AlZr, alebo silicid hliníka (A14S3) alebo mulit alebo hydroxiden, napríklad boehmit alebo hydrargillit, ktoré tvoria reakčnou kombináciou so silicidovými plnivami v oxidujúcej atmosfére čiastočne kryštalickú kryciu vrstvu stálu pri vysokých teplotách.
Nanesenie suspenzie na substrát môže nastať podľa každého zo známych spôsobov, tzn. napríklad namáčaním, natretím štetcom alebo valčekom, nastriekaním, alebo, ak je zamýšľané hlboké vniknutie suspenzie do pórov telesa, vákuovo tlakovým spracovaním telesa substrátu ponoreného v suspenzii. Nastavenie konzistencie suspenzie na príslušný použitý nanášací spôsob môže byť uskutočnené zriedením vhodným rozpúšťadlom, ako je napríklad toluól, acetón, alebo trichlórmetán. Tieto rozpúšťadlá musia byť po nanesení vrstvy a pred začiatkom chemickej zosieťovacej reakcie odstránená pomocou metód, ktoré sú každému odborníkovi známe, to znamená, že musia byť odvedené v plynnej forme.
Nanesené vrstvy na povrchu podľa vynálezu slúžia ako proti abrázii odolné ochranné vrstvy pre porézne telesá substrátov z karbidu kremičitého, odolné pri vysokých
-8teplotách proti oxidácii, a to až do teplôt 1700 stupňov Celzia. Ako porézne substráty tohoto druhu sú vhodné najmä formové telesá zo spekaného, reakčne viazaného alebo rekryštalizovaného karbidu kremičitého.
Príklady uskutočnenia vynálezu
V nasledujúcom je vynálezu vysvetlený na základe príkladov uskutočnenia.
Príklad 1
Zmes polymetylsilseskvioxanu (typ NH 2100, Chemiewerke Nuenchritz), ktorá obsahovala 40 objemových percent prášku MoSiz strednej zrnitosti dso = 3 mikrometre (typ Gráde C, fa H. C. Starck, Goslar), bola intenzívnym miešaním za pridania acetónu ako rozpúšťadla prevedená do homogénnej suspenzie, ktorá mala pri 20 stupňoch Celzia viskozitu približne ako voda. Do tejto suspenzie bola pri normálnom tlaku viackrát namočená doštička s rozmermi 5 x 5 xl cm z reakčne spekaného karbidu kremičitého, objemom pórov 16%, stredného priemeru pórov cca 30 mikrometrov, až bola nanesená cca 100 mikrometrov hrubá vrstva suspenzie. Pritom bolo priľnajúce rozpúšťadlo po každom namáčaní pri ľahkom oteplení odstránené. Potom bola doštička ohriata v sušičke na vzduchu počas troch hodín na 180 stupňov Celzia a pre dokončenie zosietenia siloxánu bola ponechaná ešte ďalšie 4 hodiny pri tejto teplote. Následne bola doštička prenesená do pece s ochranným plynom, v nej bola pri argóne počas 10 hodín ohriata na 1200 stupňov Celzia a pre dokončenie reakčnej pyrolýzy bola ponechaná ešte ďalšiu hodinu pri konečnej teplote. Vzniknutá keramická spojovacia vrstva sa skladala z amorfnej matričnej zložky Si-O-C, do ktorej boli vložené častice MoSi2 a SiC. Táto vrstva bola pevne zakotvená do
-9povrchu telesa substrátu a už značne plynotesná. Pri nasledujúcom odležaní na vzduchu pri 1600 stupňoch Celzia po dobu 10 hodín nebola zistená žiadna zmena hmotnosti spôsobená oxidáciou.
Príklad 2
Zo 100 objemových dielov polymetylsilseskvioxanu (typ ako v príklade 1), 25 objemových dielov MoSi2 (typ ako v príklade 1) a 25 objemových dielov CrSi2, strednej zrnitosti 1,8 mikrometrov (podľa FSSS, výrobca H. C. Starch, Goslar) bola za pridania 90 hmotnostných % acetónu, vztiahnuté na zmes z polysiloxanu, MoSi2 a CrSi2 = 100 hmotnostných percent, prostredníctvom vysokorýchlostného miešania zhotovená suspenzia s viskozitou podobnou vode. Pre nanesenie vrstvy bol uvažovaný kus rúrky z reakčne spekaného karbidu kremičitého s rozmermi - vonkajší priemer 15 mm, vnútorný priemer 11 mm, dĺžka 150 mm, ktorý mal objem pórov 16 % a stredný priemer pórov 3é mikrometrov. Pred nanesením vrstvy suspenzie na povrch rúrky bola rúrka ešte opatrená vrstvou silanového sprostredkovateľa priľnavosti (typ VTMO, Chemiewerke Huels). Týmto opatrením mala byť ďalej zlepšená väzba funkčných skupín polysiloxanu na povrch SiC substrátu. Nanesenie priľnavej vrstvy sa dosiahlo namočením rúrku a nadväzujúcim polhodinovým sušením pri 50 stupňoch Celzia na vzduchu. Potom bola pripravená suspenzia nanášaná opakovaným namáčaním, dokiaľ sa nedosiahlo hrúbky vrstvy 150 mikrometrov. Po odstránení rozpúšťadla bo polysiloxanový podiel vrstvy po pomalom ohriatí (cca ΙΚ/min) na 180 stupňov Celzia zosietovaný 3 hodiny pri teplotách od 180 do 220 stupňov Celzia. Reakčne reakčná pyrolýza bola následne uskutočnená pri 1500 stupňoch Celzia s prestávkou 4 hodín v atmosfére s dusíkom. Takto vzniknutá keramická ochranná vrstva sa skladala zo zmesi Si N , Mo C, MoSi , Cr C a SiC.
4 2 2 32
-10Uvedené látky boli vložené do matričného skla. Takto vyrobené teleso nevykazovalo po desaúhodinovom spracovaní pri 1500 stupňoch Celzia na vzduchu žiadnu hmotnostnú stratu podmienenú oxidáciou.
Príklad 3
Zmes zo 100 objemových % polyfenylmetylsiloxanu (typ H62C, fa Wacker Chemie) a 30 objemových % prášku MoSia (typ ako v príklade 1), ako i 10 objemových % Al^Si3 (maximálna veľkosť častíc 150 mikrometrov, fa Goodfellow, Bad Nauheim) bola s trichlórmetánom upravená na suspenziu z konzistenciou podobnou vode. Táto suspenzia bola striekacou pištoľou nanesená na doštičku, rozmery 10 x 12 x 1 cm, z reakčne spekaného karbidu kremičitého a nanesená vrstva bola potom vysušená, pričom sa postup opakoval tak často, dokiaľ nebola dosiahnutá hrúbka vrstvy cca 50 mikrometrov. Tepelné zosietenie polyméru sa uskutočnilo tak, ako je popísané v príkladoch 1 a 2, pri 200 stupňoch Celzia. Potom nasledovala takisto v princípe popísaným spôsobom reakčná pyrolýZa, ktorá bola v tomto príklade uskutočnená v atmosfére argónu pri 1250 stupňoch Celzia. Takto nanesená doštička bola potom ohrievacím pomerom 2 K/min temperovaná od 1200 do 1600 stupňov Celzia. Týmto spôsobom vytvorená povrchovo hustá ochranná vrstva vznikla vedľa matričnej zložky z hlinitokremičitanového skla a kryštalického mulitu (Al2O3xSiO2). Až do teplôt 1600 stupňov Celzia bola stála proti oxidácii, to znamená hmotnostné konštantná.
Príklad 4
Rúrka SiC, ako bola popísaná v príklade 2, bola ponorená do vákuujúcej nádoby, ktorá bola naplnená riedkou suspenziou z polysiloxanu a MoSia (viskozita podobná vode),
11syntetickým mulitom (Fa VAW Alumínium AG, Schwandorf) , zrnitosť 0 až 0,1 mm, s silicidom hlinitým (typ ako v príklade 3), potom bola nádoba vákuovaná na tlak menší ako 102 Pa a cca 5 minút ponechaná pri tomto tlaku. Potom bola nádoba odvetraná. Tým bola suspenzia zatlačená až do vzdialenosti cca 2 mm od povrchu tvarovky do pórov rúrky. Po vybratí rúrky zo suspenzie bola táto podrobená podmienkam pre zosietenie a pyrolýzu nanesenej vrstvy, ako boli popísané pre tento proces v príklade 3. Pre výrobu suspenzie bol použitý polyfenylmetylsiloxan (typ H62C, fa Wacker Chemie), do ktorého bolo pridané 25 objemových % prášku MoSi2 (typ ako v príklade 1) ako i 5 objemových % mulitu 5 obj emových obj emových dosiahnutá % Al Si vztiahnuté na zložku siloxanu = 100 %. Riedka konzistencia bola v tomto prípade pomocou toluolu. Po odležaní takto nanesenej rúrky na vzduchu pri 1500 stupňoch Celzia bolo zistené opäť zlepšené zakotvenie proti oxidácii stálej vrstvy na povrchu rúrky. Takto vyrobené vrstvy vykazujú opäť zlepšenú stálosť proti dlho trvajúcej oxidácii pri teplotách nad 1600 stupňov Celzia.
Príklad 5
Polyfenylsiloxan (typ ako v príklade 3) odpovedajúci 100 objemovým %, bol zmiešaný s 20 objemovými % MoSi2 (typ ako v príklade 1) a s 30 objemovými % veľmi jemného prášku SiC (FEPA-zrnitosť F 1200, výrobca Lonzá-Werke Landshut) a pridaním acetónu bol spracovaný do suspenzie schopnej natierania. Touto suspenziou bola doštička 10 x 12 x 1 cm z rekryštalizovaného SiC natieraním štetcom nanášaná tak dlho, dokiaľ nebolo dosiahnuté hrúbky vrstvy 300 mikrometrov. Premena takto nanesenej vrstvy do výslednej keramickej ochrannej vrstvy nastala ako v príklade 3. Pri uskutočňovaných spracovateľských krokoch vnikli veľmi jemné
-12častice SiC do pórov, trhlín a nerovností povrchu telesa substrátu. Tým vznikol až do teplôt 1500 stupňov Celzia proti oxidácii stály, povrchu telesa substrátu dobre zakotvený a najmä hladký povrch, ktorý naviac vykazoval vynikajúcu stálosť proti abrázii.

Claims (11)

1. Proti abrázii odolná povrchová vrstva chrániaca teleso substrátu z porézneho karbidu kremičitého proti oxidácii kyslíkom, obsahujúca matričné sklo, karbid kremičitý a silicid molybdéničitý, vyznačujúca satým, že vrstva sa skladá z materiálu, ktorý vznikol zo zmesi polysiloxanu a v ňom jemne rozptýleného silicidu molybdéničitého tepelným spracovaním až do teplôt 1700 stupňov Celzia, a ktorý ešte obsahuje podiel pri tepelnom spracovaní nepremeneného silicidu molybdéničitého.
2. Povrchová ochranná vrstva podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že povrchová vrstva má hrúbku od 5 do 500 mikrometrov.
3. Povrchová ochranná vrstva podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že povrchová ochranná vrstva má hrúbku od 30 do 300 mikrometrov.
4. Spôsob výroby proti abrázii odolnej povrchovej vrstvy chrániacej teleso substrátu z karbidu kremičitého proti oxidácii kyslíkom, obsahujúcej aspoň matričné sklo, karbid kremičitý a silicid molybdéničitý, vyznačujúci sa tým, že suspenzia je vyrábaná z polysiloxanu a častíc silicidu molybdéničitého, táto suspenzia je nanášaná na časť povrchu telesa z karbidu kremičitého určenú k ochrane, takto nanesené teleso je podrobené prvému tepelnému spracovaniu až do teploty maximálne 400 stupňov Celzia, takto tepelne spracované teleso, vztiahnuté na oxidačné účinky, je podrobené v inertnej atmosfére spracovaniu pyrolýzou v rozsahu 1000 až 1600 stupňov Celzia,
-14a teleso je po tomto spracovaní pyrolýzou podrobené tepelnému spracovaniu nad 800 stupňov Celzia v oxidujúcej atmosfére.
5. Spôsob výroby povrchovej vrstvy podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že suspenzia sa skladá z prvého podielu polysiloxanu = 100 objemových % a aspoň druhého podielu 10 až 60 objemových % silicidu melybdéničitého pridaného do polysiloxanu.
6. Spôsob výroby povrchovej vrstvy podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že suspenzia sa skladá z prvého podielu polysiloxanu = 100 objemových % a aspoň druhého podielu 20 až 50 objemových % silicidu molybdéničitého pridaného do polysiloxanu.
7. Spôsob výroby povrchovej vrstvy podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že suspenzia uvažovaná pre nanášanie obsahuje doplnkovo 0 až 6é objemových % substancií, ktoré aspoň pri jednom zo stupňov tepelného spracovania tvoria kysličník hlinitý alebo hlinotokremičitanovú zložku.
8. Spôsob výroby povrchovej vrstvy podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že nanášacia suspenzia skladajúca sa z polysiloxanu a silicidu molybdéničitého obsahuje doplnkovo 0 äž 60 objemových % materiálu zo skupiny karbid kremičitý a silicidov kovov niób, tantal, chróm, volfrám a hliník v jemne rozdrobenej forme.
9. Spôsob výroby povrchovej vrstvy podľa niektorého z nárokov 4, 5, 6, 7a 8, vyznačujúci sa tým, že použitá siloxanová živica poskytuje po
-15tepelnom odbúraní podľa daného spôsobu výčažok keramického ostatku aspoň 70 hmotnostných percent.
10. Použitie povrchových vrstiev vyrobených podľa predchádzajúcich spôsobových nárokov ako ochranných vrstiev proti oxidácii, odolných proti oderu a stálych pri vysokých teplotách, pre porézne telesá substrátov z karbidu kremičitého.
11. Použitie povrchových vrstiev vyrobených podľa predchádzajúcich spôsobových nárokov, podľa nároku 10 až do teplôt 1700 stupňov Celzia.
SK157795A 1994-12-20 1995-12-15 Abrasion-proof protective layer against oxidation of silicon(iv) carbide bodies SK157795A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944445377 DE4445377A1 (de) 1994-12-20 1994-12-20 Abrasionsfeste Oxidationsschutzschicht für SiC-Körper

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK157795A3 true SK157795A3 (en) 1996-07-03

Family

ID=6536325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK157795A SK157795A3 (en) 1994-12-20 1995-12-15 Abrasion-proof protective layer against oxidation of silicon(iv) carbide bodies

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP0718254A3 (sk)
CZ (1) CZ341595A3 (sk)
DE (1) DE4445377A1 (sk)
HR (1) HRP950604A2 (sk)
HU (1) HU216136B (sk)
PL (1) PL311943A1 (sk)
SK (1) SK157795A3 (sk)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BRPI0318224B1 (pt) * 2003-03-26 2018-09-11 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. componentes cerâmicos de carboneto de silício com camada de óxido, métodos para produzir os referidos componentes e de processamento de peças de cerâmica
CN101279859B (zh) 2003-03-26 2012-01-04 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 具有氧化层的碳化硅陶瓷部件
US7452606B2 (en) 2003-05-01 2008-11-18 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Silicon carbide ceramic components having oxide layer
CZ298538B6 (cs) * 2003-10-14 2007-10-31 Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Vodná suspenze oxidových smesí pro prípravu keramických vrstev definované drsnosti metodou nástriku
US10731036B2 (en) 2017-07-17 2020-08-04 Northrop Grumman Innovation Systems, Inc. Preceramic resin formulations, ceramic materials comprising the preceramic resin formulations,and related articles and methods
US10875813B2 (en) 2017-07-17 2020-12-29 Northrop Grumman Innovation Systems, Inc. Preceramic resin formulations, impregnated fibers comprising the preceramic resin formulations, and related methods
CN109735788A (zh) * 2017-10-31 2019-05-10 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种用于碳纤维增强复合材料表面的耐高温复合梯度涂层及制备方法
US10870757B2 (en) 2018-07-25 2020-12-22 Northrop Grumman Innovation Systems, Inc. Insulation, insulation precursors, and rocket motors, and related methods
US11472750B2 (en) 2018-08-27 2022-10-18 Northrop Grumman Systems Corporation Barrier coating resin formulations, and related methods
IT201900016382A1 (it) * 2019-09-16 2021-03-16 Petroceramics S P A Metodo per realizzare un rivestimento passivante a base di uno o più composti del silicio su un composito a matrice ceramica rinforzato con fibre di carbonio e composito a matrice ceramica rinforzato con fibre di carbonio con tale rivestimento

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1496660B1 (de) * 1964-03-06 1970-02-12 Sigri Elektrographit Gmbh Hochwarmfester Formkoerper mit zunderfestem UEberzug und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0576626B1 (en) * 1991-03-22 1995-08-02 E.I. Du Pont De Nemours And Company Coatings for composite articles
FR2685693B1 (fr) * 1991-12-30 1994-06-03 Europ Propulsion Procede de realisation d'une protection contre l'oxydation de produits en materiau composite, et produits ainsi proteges.
EP0633870B1 (en) * 1992-04-01 1999-11-24 MOLTECH Invent S.A. Prevention of oxidation of carbonaceous and other materials at high temperatures

Also Published As

Publication number Publication date
HU216136B (hu) 1999-04-28
HU9503677D0 (en) 1996-02-28
EP0718254A2 (de) 1996-06-26
CZ341595A3 (en) 1996-07-17
HRP950604A2 (en) 1997-10-31
EP0718254A3 (de) 1997-04-02
DE4445377A1 (de) 1996-06-27
PL311943A1 (en) 1996-06-24
HUT73195A (en) 1996-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100912315B1 (ko) 복합 재료로 이루어진 부품의 산화에 대항한 보호
US5622751A (en) Method of protecting products of composite material against oxidizing and products protected thereby
US5225283A (en) Coating for protecting a carbon-carbon composite from oxidative degradation
US20090297718A1 (en) Methods of fabricating environmental barrier coatings for silicon based substrates
EP0742184B1 (en) Method of forming Ceramic matrix composites using modified hydrogen silsesquioxane resin
JPS589791B2 (ja) セラミツク基板の気孔率及び表面荒さを減少させる方法
SK157795A3 (en) Abrasion-proof protective layer against oxidation of silicon(iv) carbide bodies
KR100227558B1 (ko) 세라믹 매트릭스 복합품 및 이의 제조방법
RU2293797C2 (ru) Предшественник покрытия и способ нанесения на подложку огнеупорного слоя
Schlichting et al. GeO2/SiO2-glasses from gels to increase the oxidation resistance of porous silicon containing ceramics
JP4539014B2 (ja) 耐酸化性c/c複合材及びその製造方法
KR101331403B1 (ko) 그라파이트 상에 실리콘카바이드를 코팅하는 방법
KR102215074B1 (ko) 산화안정성이 향상된 코팅층을 가진 탄소재 및 그 제조 방법
JP3059453B2 (ja) 表面にセラミツク被膜を形成させることによりガラスの強度を増大させる方法並びにそれによって作られた製品
JP3844273B2 (ja) 耐酸化性c/c複合材及びその製造方法
KR102295705B1 (ko) 금속 피복용 내열코팅 조성물 및 그 제조 방법
JPH09278567A (ja) 耐熱・耐酸化性炭素材料の製造方法
JP3060589B2 (ja) 高温耐熱強度部材
JP3060590B2 (ja) 高温耐熱強度部材
JP3818606B2 (ja) 炭素繊維強化炭素複合材
JPH11180788A (ja) 耐酸化性の炭素−炭化ケイ素複合材料及びその複合材料を用いた加熱用部品
GB2266300A (en) A coating for protecting a carbon-carbon composite from oxidative degradation
EP0691945A1 (en) A coating for protecting a carbon-carbon composite from oxidative degradation