SK289195B6 - Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu, spôsob jeho výroby a použitie - Google Patents
Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu, spôsob jeho výroby a použitie Download PDFInfo
- Publication number
- SK289195B6 SK289195B6 SK50068-2020A SK500682020A SK289195B6 SK 289195 B6 SK289195 B6 SK 289195B6 SK 500682020 A SK500682020 A SK 500682020A SK 289195 B6 SK289195 B6 SK 289195B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- weight
- ceo2
- zro2
- coating
- sio2
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 18
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- -1 AbO3 Chemical compound 0.000 claims 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 4
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 3
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 description 1
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000002444 silanisation Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000003832 thermite Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu, stabilizovaný platinovým nástrekom, možno zaradiť do oblasti chemickej výroby, hutníctva a strojárskeho priemyslu. Základnou schopnosťou antioxidačného náteru je jeho schopnosť odolávať vonkajším vplyvom, oxidačno-redukčnému javu, ktorý degraduje materiál a znižuje jeho maximálne tepelné využitie, životnosť a pevnosť. Vynález spočíva v tom, že nové riešenie stabilizácie náteru pomocou platiny ako adhézneho činidla je pomerne novou technológiou plazmového sprejovania a stabilizáciou oxidom céria, ktorá synergicky vylepšuje termálnu stabilitu náteru. Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu obsahuje binárne oxidy v pomere 29 – 31 % hmotnosti ZrO2, 19 – 21 % hmotnosti Al2O3, 14 – 16 % hmotnosti CeO2 a 33 – 35 % hmotnosti SiO2, kde sa ich chemickou reakciou vytvorí ZrO2/Al2O3 a CeO2/SiO2.
Description
Oblasť techniky
Vynález je možné zaradiť do oblasti chemickej výroby, hutníctva a strojárskeho priemyslu.
Doterajší stav techniky
Základnou schopnosťou antioxidačného náteru je jeho schopnosť odolávať vonkajším vplyvom, oxidačno-redukčnému javu, ktorý degraduje materiál a znižuje jeho maximálne tepelné využitie, životnosť a pevnosť. Obvykle používané antioxidačné nátery, napríklad oxid kremičitý SiO2 alebo oxid hlinitý AbO3, majú pomerne vysokú tepelnú konduktivitu a nie sú veľmi dobre adhezívne, pretože na chemické priľnutie materiálu je potrebná silanizácia. V USA sa používajú antioxidačné nátery s vysokým obsahom oxidu kremičitého, ktorý má veľmi nízku odolnosť proti nárazom, pretože zohriaty približne na 1 500 stupňov Celzia tvorí mikroštruktúrny amorfný materiál chemicky zhodný s konštrukčným sklom, čo v mnohých prípadoch viedlo k zničeniu vozidla. Aeronautický, vojenský a strojársky priemysel sú najprogresívnejšie odvetvia vedy a techniky. Neustále vylepšovanie materiálov a používaných technológií je dôležitým krokom k dosahovaniu lepších výsledkov. Antioxidačné nátery využívajú princíp ochranného filmu, ktorý pôsobí inertne na materiál a zamedzí jeho oxidačno-redukčnému degradovaniu. V dokumente zapísanom pod číslom US 7494692 B2 je opísaný antioxidačný náter na oceľ tvorený kombináciou oxidov ALO3, S1O2, MgO, CaO. Náter obsahuje zložku oxidu horečnatého.
Podstata vynálezu
Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu obsahuje zmes metalurgických práškov v pomere 30 % ZrO2, 20 % AI2O3, 15 % CeO2 a 35 % S1O2, ktorá je zriedená s vodou v pomere 1 : 3 na dosiahnutie hustoty 1 100 kg/m3. Predstavený antioxidačný náter, vzniknutý zmiešaním binárnych oxidov, predstavuje vhodnejšie riešenie pre teploty do cca 2 200 stupňov Celzia a zároveň aj nižšiu tepelnú konduktivitu, ktorá predstavuje okolo 0,20 až 1,50 W/mK. Toto riešenie poskytuje vyššiu tepelnú ochranu, vyššiu absorpciu UV lúčov a kozmickej radiácie, čo sú podstatné parametre na umožnenie bezpečného hypersonického cestovania.
Termitová reakcia je taká, pri ktorej je kov (obvykle hliník alebo horčík) oxidovaný oxidom iného kovu. Ak je reaktívnym kovom horčík, ide o oxid horečnatý (MgO) a elementárny kov. Vďaka tejto vlastnosti je náter stabilizovaný oxidom céria, ktorý dokáže odolávať vysoko reaktívnym látkam a je odolný proti termickému rezaniu. Daná kombinácia materiálov zmiešaním binárnych oxidov namiesto jedného quaternárneho má výhodu v jednoduchšom spracovaní a lepšej stabilite jednotlivých prvkov. Ďalšou výhodou tohto materiálu je jeho možnosť aplikácie na keramiku, polyméry, kompozity a kovy, čiže nie je limitovaný len na oceľ alebo oceľové zliatiny. Hypersonické aplikácie ako balistické strely alebo hypersonické klzáky dosahujú vysoké rýchlosti a frikcia vzduchu veľmi rýchlo zaťažuje nábehové hrany.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Príklad 1
V tomto príklade uskutočnenia vynálezu je opísaný antioxidačný náter štvorzložkového oxidu, ktorý obsahuje prášok oxidu zirkoničitého ZrO2, oxidu hlinitého AbO3, oxidu ceričitého CeO2 a oxidu kremičitého S1O2 s kvalitou viac ako 99,995 %, a to v pomere 29 - 31 % hmotnosti ZrO2, 19 - 21 % hmotnosti AI2O3, 14 - 16 % hmotnosti CeO2 a 33 - 35 % hmotnosti SiO2.
Príklad 2
V tomto príklade uskutočnenia je opísaný spôsob výroby antioxidačného náteru štvorzložkového o xidu. Ten sa vytvorí z prášku oxidu zirkoničitého ZrO2, oxidu hlinitého Al2O3, oxidu ceričitého CeO2 a oxidu kremičitého SiO2 s kvalitou viac ako 99,995 %. Prášok sa rozdrví na veľkosť menej ako 0,149 mm v metalurgickej drvičke XFJ280 a následne sa premieša v pomere 29 - 31 % hmotnosti ZrO2, 19 - 21 % hmotnosti Al2O3, 14 - 16 % hmotnosti CeO2 a 33 - 35 % hmotnosti SiO2. Zmes sa následne rozmieša v keramických peletách ZrO2/AbO3 a CeO2/SiO2. Roztok binárnych oxidov sa premieša pridaním vody v pomere 1 : 3, aby vznikla finálna hustota substancie menej ako 1 100 kg/m3 s obsahom 29 - 31 % hmotnosti ZrO2 + 19 - 21 % hmotnosti Al2O3 + 14 - 16 % hmotnosti CeO2 + 33 - 35 hmotnosti % SiO2. Zmes prášku sa umiestni do metalurgickej pece zohriatej na 300 stupňov Celzia počas 120 - 150 minút v argónovej atmosfére, aby došlo k rovnomernej difúzii molekúl. Zmes práškov po procese spekania sa postupne chladí na izbovú teplotu počas 40 minút.
Príklad 3
V tomto príklade uskutočnenia je opísané použitie antioxidačného náteru štvorzložkového oxidu, ktorý obsahuje prášok oxidu zirkoničitého, oxidu hlinitého, oxidu ceričitého a oxidu kremičitého v pomere 29 - 31 % hmotnosti ZrO2, 19 - 21 % hmotnosti AI2O3, 14 - 16 % hmotnosti CeO2 a 33 - 35 % hmotnosti SÍO2. Antioxidačný náter sa v tomto príklade uskutočnenia použil na povrchoch ocele, oceľových zliatin, keramiky, 10 polymérov, kompozitov a kovov na zamedzenie oxidácii a vysokoteplotnej oxidácii.
Priemyselná využiteľnosť
Antioxidačný náter s chemickým vzorcom „ZrO2AbO3CeO2SiO3 je možné využiť ako ochranu nábehových hrán pre hypersonické vozidlá, rakety a ochranu namáhaných častí kozmických lodí. Tento vynález je možné použiť aj ako ochranný náter v automobilom priemysle, pre jadrové reaktory a lopatky v prúdových motoroch. Oproti komerčne využívaným antioxidačným náterom má vyššiu pevnosť, nárazuvzdornosť a tepelnú odolnosť, má i jednoduchšiu aplikáciu na viac druhov materiálov.
Claims (3)
1. Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu, vyznačujúci sa tým, že obsahuje binárne oxidy v pomere 29 - 31 % hmotnosti ZrO2, 19 - 21 % hmotnosti AI2O3, 14 - 16 % hmotnosti CeO2 a 33 - 35 % hmotnosti SiO2.
5
2. Spôsob výroby antioxidačného náteru štvorzložkového oxidu podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že prášok ZrO2, AbO3, CeO2 a SiO2 s kvalitou viac ako 99,995 % sa rozdrví na veľkosť menej ako 0,149 mm a premieša sa v pomere 29 - 31 % hmotnosti ZrO2, 19 - 21 % hmotnosti AbO3, 14 - 16 % hmotnosti CeO2 a 33 - 35 % hmotnosti SiO2, kde sa ich chemickou reakciou vytvorí ZrO2/AbO3 a CeO2/SiO2.
3. Použitie antioxidačného náteru štvorložkového oxidu podľa nároku 1 na povrchoch ocele, oceľových
10 zliatin, keramiky, polymérov, kompozitov a kovov na zamedzenie oxidácii a vysokoteplotnej oxidácii.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50068-2020A SK289195B6 (sk) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu, spôsob jeho výroby a použitie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK50068-2020A SK289195B6 (sk) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu, spôsob jeho výroby a použitie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK500682020A3 SK500682020A3 (sk) | 2022-06-15 |
| SK289195B6 true SK289195B6 (sk) | 2024-05-22 |
Family
ID=81974912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK50068-2020A SK289195B6 (sk) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu, spôsob jeho výroby a použitie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK289195B6 (sk) |
-
2020
- 2020-11-26 SK SK50068-2020A patent/SK289195B6/sk unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK500682020A3 (sk) | 2022-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cheng et al. | Kinetic study of thermal-and impact-initiated reactions in Al–Fe2O3 nanothermite | |
| Feng et al. | Strength of single‐phase high‐entropy carbide ceramics up to 2300° C | |
| Ao et al. | Tuning the agglomeration and combustion characteristics of aluminized propellants via a new functionalized fluoropolymer | |
| Smeacetto et al. | Oxidation protective multilayer coatings for carbon–carbon composites | |
| Feng et al. | Densification, microstructure, and mechanical properties of ZrC–SiC ceramics | |
| Monteverde et al. | Effects of LaB6 addition on arc-jet convectively heated SiC-containing ZrB2-based ultra-high temperature ceramics in high enthalpy supersonic airflows | |
| US2883282A (en) | Protection of niobium from oxidation | |
| Hosseini et al. | The effect of metal oxide particle size on the thermal behavior and ignition kinetic of Mg–CuO thermite mixture | |
| CN112430103B (zh) | 一种光固化3d打印多级孔陶瓷材料及其制备方法 | |
| Cividanes et al. | How Do CNT affect the branch and crosslink reactions in CNT-epoxy | |
| Yao et al. | Dense Iodoapatite ceramics consolidated by low‐temperature spark plasma sintering | |
| SK289195B6 (sk) | Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu, spôsob jeho výroby a použitie | |
| Lei et al. | Spark plasma sintering-densified vanadinite apatite-based chlorine waste forms with high thermal stability and chlorine confinement | |
| SK9244Y1 (sk) | Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu a jeho použitie | |
| Liao et al. | Aluminum particle agglomeration characteristics and suppression method during the combustion of aluminum‐based solid propellants: A review | |
| Zhou et al. | Arc erosion characteristics evolution of Ag/Ti3SiC2 composites during repetitive arc breakdowns in SF6 gaseous medium | |
| WO2015062657A1 (en) | A molybdenum carbide / carbon composite and manufacturing method | |
| Nasir et al. | Effect of TiO2 reinforcement on microstructure and microhardness of low-silver SAC107 lead-free solder composite solder | |
| Shi et al. | Ceramification of Composites of MgO-Al3O3-SiO2/Boron Phenolic Resin with Different Calcine Time | |
| RU2698309C1 (ru) | Композиционный материал на основе алюминия (варианты) и изделие из него | |
| Modi | Effect of Nickel Particle Sizes on Electrically Activated Reaction Syntheisis (EARS) of 3Ni-Al-CNT Composite | |
| CN103289108A (zh) | 有机硅树脂低温固化方法 | |
| NL8915005A (nl) | Verbeteringen in of verbandhoudende met tegen hoge temperaturen bestendige materialen. | |
| KR101116192B1 (ko) | 고강도 합금 중공구의 제조 방법 | |
| Li et al. | Characterization, optical properties and laser ablation behavior of epoxy resin coatings reinforced with high reflectivity ceramic particles |