SK9244Y1 - Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu a jeho použitie - Google Patents
Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu a jeho použitie Download PDFInfo
- Publication number
- SK9244Y1 SK9244Y1 SK501282020U SK501282020U SK9244Y1 SK 9244 Y1 SK9244 Y1 SK 9244Y1 SK 501282020 U SK501282020 U SK 501282020U SK 501282020 U SK501282020 U SK 501282020U SK 9244 Y1 SK9244 Y1 SK 9244Y1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- weight
- coating
- antioxidant coating
- component oxide
- antioxidant
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 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 4
- 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
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 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
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 9
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 8
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 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
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 abstract 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 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
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 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
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 description 1
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 description 1
- 241000256602 Isoptera Species 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
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 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
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (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. Riešenie 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
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 SiOz alebo oxid hlinitý AI2O3, 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, ktoiý 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 AI2O3, S1O2, MgO, CaO. Náter obsahuje zložku oxidu horečnatého.
Podstata technického riešenia
Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu obsahuje zmes metalurgických práškov v pomere 30 % Ζ1Ό2, 20 % AI2O3, 15 % CeO2 a 35 % S1O2, ktorá je zriedená s vodou v pomere 1 : 3 na dosiahnutie hustoty 1 100kg/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 - 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 quatemámeho 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
Príklad 1
V tomto príklade uskutočnenia je opísaný antioxidačný náter štvorzložkového oxidu, ktorý obsahuje prášok oxidu zirkoničitého Ζ1Ό2, oxidu hlinitého AI2O3, 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 S1O2. Veľkosť rozdrveného prášku je menej ako 0,149 mm.
Zmes sa následne rozmieša v keramických peletách Ζ1Ό2/ΑΙ2Ο3 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 AI2O3 + 14 - 16 % hmotnosti CeO2 + 33-35 hmotnosti % SiO2. Zmes prášku sa umiestni do metalurgickej pece zohriatej na 300 stupňov Celzia na čas 120 - 150 minút v argónovej atmosľére, aby došlo k rovnomernej difúzii molekúl. Zmes práškov po procese spekania sa postupne chladí na izbovú teplotu počas 40 minút.
Príklad 2
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, polymérov, kompozitov a kovov na zamedzenie oxidácii a vysokoteplotnej oxidácii.
SK 9244 Υ1
Priemyselná využiteľnosť
Antioxidačný náter s chemickým vzorcom ZiOiALChCeOiSiCh je možné využiť ako ochranu nábehových hrán na hypersonické vozidlá, rakety a ochranu namáhaných častí kozmických lodí. Technické riešenie 5 je možné použiť aj ako ochranný náter v automobilom priemysle, na jadrové reaktory a lopatky v prúdových motoroch. Oproti komerčne využívaným antioxidačným náterom má vyššiu pevnosť, nárazuvzdomosť a tepelnú odolnosť, má i jednoduchšiu aplikáciu na viac druhov materiálov.
Claims (2)
1. Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu, vyznačujúci sa tým, že obsahuje binárne oxidy v pomere 29-31 % hmotnosti ZrOi, 19-21 % hmotnosti AI2O3, 14 - 16 % hmotnosti CeO2 a 33 -
5 35 % hmotnosti SiOz-
2. Použitie antioxidačného náteru štvorlôžkového oxidu podľa nároku 1 na povrchoch ocele, oceľových zliatin, keramiky, polymérov, kompozitov a kovov na zamedzenie oxidácii a vysokoteplotnej oxidácii.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK501282020U SK9244Y1 (sk) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu a jeho použitie |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK501282020U SK9244Y1 (sk) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu a jeho použitie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK501282020U1 SK501282020U1 (sk) | 2021-03-24 |
| SK9244Y1 true SK9244Y1 (sk) | 2021-07-28 |
Family
ID=75349177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK501282020U SK9244Y1 (sk) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu a jeho použitie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SK (1) | SK9244Y1 (sk) |
-
2020
- 2020-11-26 SK SK501282020U patent/SK9244Y1/sk unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK501282020U1 (sk) | 2021-03-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Smeacetto et al. | Oxidation protective multilayer coatings for carbon–carbon composites | |
| Cheng et al. | Kinetic study of thermal-and impact-initiated reactions in Al–Fe2O3 nanothermite | |
| 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 | |
| CN112430103B (zh) | 一种光固化3d打印多级孔陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN100535069C (zh) | 抗高温钢铁表面氧化皮涂料 | |
| Guo et al. | Mechanochemical processing of nanocrystalline zirconium diboride powder | |
| Ding et al. | Enhanced infrared emission property of NiCr spinel coating doped with MnO2 and rare-earth oxides | |
| Lu et al. | Volatility diagram of ZrB2‐SiC‐ZrC system and experimental validation | |
| Zhang et al. | Low infrared emissivity of the Cr39Ni7C/inorganic silicate coatings with excellent heat-resistant | |
| Yugeswaran et al. | Initial phase hot corrosion mechanism of gas tunnel type plasma sprayed thermal barrier coatings | |
| Xu et al. | Infrared radiative performance and anti-ablation behaviour of Sm2O3 modified ZrB2/SiC coatings | |
| SK9244Y1 (sk) | Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu a jeho použitie | |
| Mahmod et al. | Surface oxidation of porous ZrB2-SiC ceramic composites by continuous-wave ytterbium fibre laser | |
| Al Saad et al. | Ablation performance of rare earth oxide (REO)-stabilized tetragonal and cubic zirconia coatings as a thermal protection system (TPS) for carbon/carbon composites | |
| Yu et al. | Ablation resistance of ZrO2-encapsulated ZrB2 coating with 3D thermal conduction network applied over carbon/carbon composites | |
| SK289195B6 (sk) | Antioxidačný náter štvorzložkového oxidu, spôsob jeho výroby a použitie | |
| Zhou et al. | ZrB 2-SiC-Ta 4 HfC 5/Ta 4 HfC 5 Oxidation-Resistant Dual-Layer Coating Fabricated by Spark Plasma Sintering for C/C Composites | |
| Zhang et al. | Water vapor and CMAS corrosion tests of Y2SiO5/Si thermal and environmental barrier coating | |
| EP2297055A1 (en) | Coated reactor tube, method of making the coated tube, method for making bismuth containing glass frit powders using aerosol decomposition in said reactor tube. | |
| CN105236743B (zh) | 具有红外辐射散热作用的高温抗氧化釉层材料及其应用 | |
| RU2471751C1 (ru) | Способ получения защитного покрытия и состав шихты для защитного покрытия | |
| Di Maso et al. | Arc-jet testing on HfB2-TaSi2 models: effect of the geometry on the aerothermal behaviour | |
| Wang et al. | Glass‐ceramic protective coating for titanium alloys | |
| Mitra et al. | High-Temperature Environmental Degradation Behavior of Ultrahigh-Temperature Ceramic Composites: Case Examples of Zirconium and Hafnium Diboride | |
| Shi et al. | Effect of the surface oxidation on the flexural strength of the ZrB2–SiC–ZrC ceramic |