СЛОЙ ИЛИ ПОКРЫТИЕ И КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК C04B41/87 C04B35/478 B82B3/00 

Настоящее изобретение относится к композиции для получения слоя или покрытия, в частности антиадгезионного слоя для литейных форм, к способу получения такой композиции, к полученным слою или покрытию, а также к изделиям, покрытым таким слоем или покрытием.

При работе с расплавами неорганических материалов, особенно с расплавами металлов и стекол, принято на поверхности инструментов, вспомогательных средств и, в частности, литейных форм, которые напрямую контактируют с жидкими материалами, наносить антиадгезионный агент (разделительное покрытие). Задачей такого антиадгезионного агента (обычно называемого антиадгезионной смазкой для литейных форм) является предотвращение реакции расплава с указанными поверхностями. Адгезия расплава к этим поверхностям должна быть достаточно низкой как в жидком, так и в твердом (охлажденном) состоянии. Например, литое изделие будет легче извлечь из литейных формы, снабженной антиадгезионным слоем. Антиадгезионный слой для литейных форм уменьшает ее износ и, соответственно, к тому же положительно сказывается на ее сроке службы.

Антиадгезионные слои для литейных форм не должны налипать на поверхности литых изделий и, если их наносят в качестве противоизносного покрытия, также не должны быть слишком крепко связанными с поверхностями литейных форм, инструментов или вспомогательных средств. Кроме того, антиадгезионный слой для литейных форм должен быть огнестойким и при этом экологически безопасным, что означает, в частности, что он не должен выделять никаких токсичных веществ при высоких температурах. Обычно антиадгезионные слои для литейных форм с достаточно однородной толщиной слоя получают при помощи окрашивания или нанесения распылением пригодной для окраски или распыления (распыляемой) композиции. Такая композиция для получения антиадгезионных слоев для литейных форм называется также аппретом.

В прототипе раскрыты как полностью органические, так и неорганические антиадгезионные слои для литейных форм. В патентном документе US-5076339, например, описан органический антиадгезионный слой для литейных форм на основе низкоплавких восков. Однако такие органические антиадгезионные слои моментально термически разлагаются при контакте с расплавами металлов и стекол при температуре в несколько сотен градусов. Между литейной формой, снабженной органическим антиадгезионным слоем, и расплавом может образоваться газовая подушка, которая, в свою очередь, приведет к образованию пор в литом изделии.

По этой причине при работе с горячим расплавом металла или стекла в большинстве случаев более предпочтительными являются неорганические антиадгезионные слои (смазки) для литейных форм.

Коммерчески доступные неорганические антиадгезионные слои или покрытия для литейных форм обычно основаны на следующих соединениях: графит (С), дисульфид молибдена (MoS₂) и нитрид бора (BN), причем последний особенно в его гексагональной форме. Антиадгезионные слои или покрытия для литейных форм, основанные на этих материалах, отличаются своей достаточно низкой смачиваемостью расплавами металлов. Они обладают достаточно низкой смачиваемостью расплавами алюминия и магния и расплавами, состоящими из алюминиево-магниевых сплавов. В то время как графит окисляется под действием воздуха даже при температуре около 500°С, а сульфид молибдена - уже начиная с 400°С, нитрид бора является стабильным в тех же условиях вплоть до температуры 900°С. Исходя из этого, нитрид бора в наибольшей степени подходит в качестве компонента антиадгезионных слоев для литейных форм для высокотемпературного применения.

Однако антиадгезионные слои или покрытия для литейных форм на основе как графита или сульфида молибдена, так и на основе нитрида бора в большинстве случаев являются недостаточно износостойкими. В частности, работа с расплавами легких металлов или расплавами стекол (расплавами, характеризующимися значительной скоростью растекания) предъявляет высокие механические требования, которые не удовлетворяются известными неорганическими антиадгезионными слоями или покрытиями для литейных форм при длительном воздействии. Антиадгезионные слои или покрытия для литейных форм, известные из уровня техники, изнашиваются очень быстро, и, соответственно, в большинстве случаев по этой причине не предназначены для многократного применения и их необходимо регулярно заменять.

Задачей настоящего изобретения является предложение антиадгезионного слоя или покрытия для литейных форм, которые бы не обладали недостатками предшествующего уровня техники. Антиадгезионный слой или покрытие для литейных форм изобретения должны быть достаточно инертными и устойчивыми к окислению в отношении расплавов металлов. В частности, антиадгезионный слой или покрытие для литейных форм изобретения должны иметь низкую смачиваемость расплавами металлов и стекол и при этом быть износостойкими. Необходимо, чтобы они могли противостоять высоким механическим напряжениям, возникающим, например, при работе с расплавами с высокими скоростями растекания, и, следовательно, были пригодным для многократного применения (даже в случае длительного напряжения в течение нескольких дней и недель).

Данная задача решена с помощью композиции, обладающей признаками п.1 формулы изобретения, и применения, обладающего признаками п.25 формулы изобретения. Предпочтительные варианты композиции изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения со 2 по 19. Слой или покрытие, получаемые из композиции изобретения, описаны в п.20-23, изделие, по меньшей мере частично покрытое таким слоем, описано в п.24. Способ получения композиции изобретения является объектом пунктов 26 и 27. Формулировка всей формулы изобретения в силу данной ссылки включена в настоящее описание.

Композиция изобретения для получения слоя или покрытия, в частности антиадгезионного слоя для литейных форм, включает в качестве компонента А титанат алюминия, нитрид кремния или их смесь, при этом особое предпочтение в соответствии с изобретением отдается композициям, содержащим титанат алюминия. Помимо этого композиция изобретения содержит оксидный неорганический компонент В (не считая титаната алюминия, который, собственно говоря, тоже является оксидом, в качестве возможного составляющего компонента В) и связующий агент, включающий нанометровые частицы, в качестве компонента С, а также согласно предпочтительному варианту осуществления суспензионную среду в качестве компонента D.

К удивлению оказалось, что наиболее предпочтительно особенно в том, что касается износостойкости слоя или покрытия, получаемых из композиции изобретения, чтобы в композиции преобладал определенный гранулометрический состав. Согласно предпочтительному варианту осуществления частицы компонента А имеют средний размер частиц >500 нм, в частности >1 мкм. Для частиц неорганических оксидов компонента В средний размер частиц в пределах от 100 нм до 1 мкм, особенно в пределах от 200 нм до 1 мкм, является наиболее предпочтительным. В некоторых случаях, однако, могут быть предпочтительными также и частицы оксидов со средним размером в микронном диапазоне, в частности, до 10 мкм. Нанометровые частицы связующего компонента С предпочтительно значительно меньше; в частности, они имеют средний размер частиц <50 нм, в частности, <25 нм.

Назначение связующего агента, состоящего из таких нанометровых частиц, подробно описано в патентном документе WO 03/093195. Наночастицы, использованные в связующем агенте, обладают значительными удельными поверхностями, предпочтительно покрытыми реакционноспособными гидроксильными группами. Такие поверхностные группы способны сшиваться даже при комнатной температуре с поверхностными группами (как правило, относительно крупными) частиц, подлежащих связыванию. При температурах выше 200°С, предпочтительно выше 300°С благодаря экстремально высоким поверхностным энергиям наночастиц массоперенос протекает в направлении мест контакта частиц, подлежащих связыванию, что приводит к дополнительному упрочению.

Для компонента А средний размер частиц от 1 мкм до 25 мкм, предпочтительно от 1 мкм до 10 мкм, особенно от 2 до 10 мкм, является наиболее предпочтительным. Согласно особенно предпочтительному варианту осуществления средний размер частиц компонента А составляет приблизительно 5 мкм.

Чтобы объяснить хорошую абразивную стойкость слоя или покрытия, получаемых из композиции изобретения, в настоящее время предполагают, что частицы с гранулометрическим составом, как описано выше, могут располагаться наиболее благоприятно по отношению друг к другу в образованном слое или покрытии. Предполагается, что частицы меньших размеров включаются в пустоты, остающиеся незаполненными между соседними более крупными частицами, что приводит к структуре с увеличенной плотностью, чья целостность, в свою очередь, обеспечивается нанометровым связующим агентом (компонент С), который фиксирует и укрепляет места контакта между частицами.

Частицы неорганических оксидов компонента В предпочтительно являются керамическими частицами с твердостью по шкале Мооса >6. В частности, приемлемыми являются бинарные оксиды, особенно оксид алюминия или диоксид титана, однако также могут быть предпочтительными и смеси этих двух оксидов.

Наиболее важным критерием при выборе частиц связующего компонента С является их размер, который, как указывалось выше, в среднем не должен превышать 50 нм. Частицы, в частности, являются частицами оксидов, предпочтительно частицами оксида алюминия, оксида циркония и/или диоксида титана либо предшественниками этих соединений. Что касается подходящих смачивающих свойств (в частности, по отношению к расплавам легких металлов), оказалось, что наиболее подходящими являются, в частности, смеси частиц диоксида титана с частицами оксида алюминия или частицами бемита. Более того, также может быть предпочтительным, чтобы связующий агент включал нанометровые частицы титаната алюминия (возможно в дополнение к нанометровым частицам титаната алюминия из компонента А).

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления композиции изобретения связующий агент, а также упомянутые наночастицы могут включать по меньшей мере один кремнийорганический компонент из группы, состоящей из алкилполисилоксана, алкилсиликоновой смолы и фенилсиликоновой смолы. Может быть использован по меньшей мере один кремнийорганический компонент, например в форме водных эмульсий, это способствует упрочнению и уплотнению слоя или покрытия, которые должны быть получены.

Кроме того, предпочтительно чтобы связующий агент включал по меньшей мере один стекловидный компонент, особенно фритту. Под фриттой подразумевается композиция стекла, в которой водорастворимые соли (сода, бура и прочие) и другие вещества связываются в силикатную форму и тем самым по существу переходят в нерастворимую в воде форму.

При получении на подложке слоя или покрытия из композиции изобретения, включающей стекловидный компонент, он может расплавиться и сформировать газонепроницаемый слой. В частности, слои или покрытия, полученные из такой композиции, к тому же, обеспечивают неожиданно эффективную защиту подложки от коррозии. При этом стекловидное составляющее может также выступать и в роли связующего агента.

Вместо стекловидного составляющего или в дополнение к нему композиция изобретения может включать один или более компонент, дополнительно оказывающий теплоизоляционное или теплозащитное действие по отношению к слою, получаемому из композиции. Предпочтительно чтобы такими компонентами, в частности, были силикаты алюминия и силикаты кальция, такие как волластонит (например, коммерчески доступный под названием волластонит ММ80 из Carl Jager, Германия) и ксонотлит (например, коммерчески доступные под названиями Promaxon® D и Т из Promat AG, Швейцария). Также хорошо подходит слюда, особенно тонкоизмельченная слюда. Слой, полученный из такой композиции, защищает, например, инструменты, вспомогательные средства и литейные формы не только от налипаний, но также, что особенно целесообразно, от сильных тепловых напряжений, которые могут возникать, в частности, при контакте с жидкими металлическими расплавами.

Суспензионная среда, которая может присутствовать в композиции, предпочтительно является полярной. Более предпочтительно чтобы в качестве основного составляющего она включала воду, но, в принципе, она может также включать дополнительные полярные компоненты, например, спирты.

Во многих случаях, однако, желательно обойтись без органических составляющих в суспензионной среде. Например, при наличии органических растворителей практически всегда существует опасность воспламенения из-за их низкого давления насыщенных паров.

В соответствии с этим композиция изобретения согласно предпочтительному варианту осуществления включает суспензионную среду, в которой отсутствуют неводные жидкие составляющие.

Более предпочтительно чтобы композиция изобретения содержала по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, особенно, полиакрилат. Было установлено, что добавление поверхностно-активного вещества является особенно целесообразным в случаях, когда суспензионная среда не содержит неводных жидких составляющих.

Может быть предпочтительным, чтобы композиция изобретения в качестве дополнительного компонента включала нитрид бора. Было установлено, что содержание нитрида бора оказывает положительное воздействие на пластичность, особенно на подверженность растрескиванию, и эластичность полученного слоя или покрытия. Это особенно справедливо для слоев/покрытий на основе композиций, включающих титанат алюминия или нитрид кремния в качестве компонента А и оксид алюминия в качестве компонента В.

Кроме того, аналогичные результаты были получены при добавлении графита, и в этом случае, в частности, в сочетании с титанатом алюминия или нитридом кремния в качестве компонента А и оксидом алюминия в качестве компонента В. Соответственно, композиция изобретения включает согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления графит в качестве дополнительного компонента.

Однако существуют также особенно предпочтительные варианты осуществления композиций изобретения, не содержащих нитрида бора и/или графита.

Композиция изобретения предпочтительно имеет содержание сухих веществ от 28 мас.% до 60 мас.%. Количество суспензионной среды, присутствующей в композиции изобретения, по существу не является критичным и может варьироваться в зависимости от применения композиции. Согласно предпочтительному варианту осуществления композиция является низковязкой суспензией, особенно пригодной для нанесения кистью или распыления.

Содержание компонента В в композиции изобретения предпочтительно составляет >40 мас.%, предпочтительно >50 мас.% от массы сухих веществ.

При дальнейшем усовершенствовании композиция изобретения, согласно предпочтительному варианту осуществления, содержит от 40 мас.% до 75 мас.% оксида алюминия в качестве компонента В, от 5 мас.% до 25 мас.% титаната алюминия в качестве компонента А и от 5 мас.% до 25 мас.% нитрида бария в качестве дополнительного компонента (все проценты приведены на основе массы сухих веществ в композиции).

Помимо уже упоминавшихся компонентов композиция изобретения часто включает также дополнительные, предпочтительно достаточно крупные (размером до миллиметрового диапазона или еще крупнее) неорганические частицы и/или волокна, особенно в качестве наполнителей.

Композиция изобретения может быть нанесена на все общеизвестные металлические и неметаллические поверхности. Она подходит наряду с прочим для нанесения на изделия, изготовленные из алюминия, титана, железа, стали, меди, хрома, чугуна, литой стали, а также на изделия, изготовленные из огнеупорных материалов и керамики. Особенно хорошо она подходит для нанесения на изделия, изготовленные из силикатов, графита, бетона и котельной стали.

Изобретение также охватывает слой или покрытие, которые, в частности, можно изготовить из композиции изобретения, при этом слой или покрытие представляют собой, например, антиадгезионный слой для литейных форм.

Слой или покрытие изобретения могут быть получены, например, нанесением композиции изобретения на изделие с последующей сушкой. Нанесение может быть выполнено, например, при помощи окрашивания или распыления. После этого высушенный слой может быть дополнительно упрочнен, что можно осуществить, например, с помощью отдельной термообработки (например, нагреванием слоя до температуры приблизительно 300°С, чтобы выжечь все присутствующие органические составляющие, и последующим спеканием при температуре 700°С), однако вполне возможно также упрочнение «in situ», то есть при контакте с расплавом металла или стекла при температуре в несколько сотен градусов.

Композиция веществ слоя изобретения соответствует по существу определенной выше композиции сухих веществ согласно изобретению. Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления слой или покрытие изобретения при этом также содержит некоторое количество сиалонов (оксинитридов кремния-алюминия). Сиалоны могут образовываться при реакции нитрида кремния и оксида алюминия. Сиалоны обладают теми же свойствами, что и нитрид кремния, и, в частности, имеют очень низкую смачиваемость расплавами алюминия или расплавами цветных металлов.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления слой или покрытие изобретения включает составляющие с теплоизоляционным действием, в частности, силикаты алюминия, силикаты кремния и/или слюду. Такой вариант осуществления защищает, например, инструменты, вспомогательные средства и литейные формы не только от налипаний, но также, что особенно целесообразно, от сильных тепловых напряжений, которые могут происходить, в частности, при контакте с жидкими металлическими расплавами.

Слой или покрытие изобретения предпочтительно имеет толщину от 5 мкм до 500 мкм, предпочтительно от 20 мкм до 100 мкм.

Антиадгезионные слои для литейных форм изобретения отличаются высокой термической и химической стабильностью и устойчивостью к механическим напряжениям, в частности, высокой абразивной стойкостью. В отличие от антиадгезионных слоев для литейных форм, известных из уровня техники, антиадгезионные слои для литейных форм изобретения вследствие этого подходят для многократного применения (даже в случае продолжительного напряжения в течение нескольких дней и недель).

Антиадгезионные слои для литейных форм изобретения, включающие нитрид кремния, отличаются высокой механической стабильностью, хорошей стойкостью к температурным циклам, хорошей износостойкостью, хорошей устойчивостью к коррозии, высокой стабильностью при резких перепадах температур, высокой химической стабильностью и хорошей теплопроводностью. Благодаря своей высокой теплопроводности такие антиадгезионные слои для литейных форм особенно хорошо подходят для покрытия термопар или их защитных трубок, так как время запаздывания при измерении температуры в расплавах при этом минимизировано.

Антиадгезионные слои для литейных форм изобретения, включающие титанат алюминия, отличаются высокой стабильностью при резких перепадах температур, что оказывает положительное воздействие на стабильность слоя. Покрытия, содержащие титанат алюминия, идеально подходят для вертикальных трубок в машинах для литья под низким давлением, для измерительных вертикальных трубок в печах Strigo и West, для вентильных головок для литья под низким давлением, для литьевых наконечников для прямого кокильного литья, для заливных трубок и предохранительных колец.

Металлические трубки (например, из нержавеющей стали, хромоникелевой стали или хромомолибденовой стали), снабженные антиадгезионным слоем для литейных форм согласно изобретению, защищены от прилипания неорганических шлаков и расплавов.

Изобретение также охватывает любое изделие, снабженное, в частности покрытое, слоем или покрытием изобретения, в частности антиадгезионным слоем для литейных форм. При этом не имеет значения, покрыто ли изделие слоем или покрытием изобретения лишь частично или полностью.

Кроме того, частью настоящего изобретения являются применение композиции изобретения для получения слоя или покрытия, особенно слоя или покрытия с теплоизоляционными свойствами, предпочтительно антиадгезионного слоя для литейных форм, и способ получения композиции изобретения.

Способ согласно изобретению включает диспергирование компонента А в воде и последующее смешение полученной дисперсии с водными дисперсиями/суспензиями компонента В, компонента С и других дополнительных компонентов.

Предпочтение отдается диспергированию компонента А путем растирания его с водой и по меньшей мере одним полиакрилатом в мельнице (например, в дробильной мельнице, шаровой мельнице или кольцевой мельнице). Предпочтительно перед этим не добавлять дополнительные компоненты, в частности, нанометровый связующий агент (компонент С).

Компоненты А, В и С подробно уже описаны выше. Настоящим делается ссылка на соответствующие разделы в описании.

Вместо полиакрилата еще используют дополнительные органические вспомогательные средства, которые могут быть добавлены на поверхность диспергируемых частиц, например, органические кислоты, карбоксамиды, β-дикетоны, оксикарбоновые кислоты, полиолефины, полиэфиры, полиакрилаты, полиметакрилаты, полиоксиэтиленовые соединения, полиакрилаты, поливиниловые спирты и поливинилпирролидон (ПВП).

Дополнительные признаки изобретения раскрыты в описании предпочтительных вариантов осуществления, которые представлены в зависимых пунктах формулы изобретения. В этом случае отдельные признаки могут быть реализованы каждый по отдельности либо быть объединены друг с другом в одном варианте осуществления изобретения. Описанные частные варианты осуществления служат исключительно для иллюстрации и лучшего понимания изобретения и ни в коем случае не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение.

Пример 1

4,3 г нитрида кремния (размер частиц от 1 мкм до 5 мкм, из Н.С.Starck) смешивают с 4,3 кг воды и 0,1 кг полиакрилата (BYK 192, из BYK-Chemie GmbH) и гомогенизируют в перемешивающей шаровой мельнице в течение 3 часов. Помимо первой смеси отдельно готовят три дополнительные смеси. Вторая смесь состоит из 2,6 кг акрилоилполисилоксана (inosil ww из Inomat GmbH) и 11,44 кг водной суспензии нанометрового диоксида циркония (с содержанием сухих веществ 45 мас.% и средним размером частиц приблизительно 10 нм). Третья смесь состоит из 25,7 кг оксида алюминия (Almatis, СТ 800 SG, средний размер частиц приблизительно 3 мкм), диспергированного в 38,3 кг воды, и четвертая смесь состоит из 4,3 кг нитрида бора (из Saint-Gobain), диспергированного в 6,3 кг воды. Вторую, третью и четвертую смеси добавляют последовательно в первую смесь при перемешивании. При этом образуется готовая к использованию аппретура.

Пример 2

Аппретуру из Примера 1 распыляют в виде слоя на образец из огнеупорного бетона. После погружения образца в расплав легкого металла при температуре 750°С никаких повреждений слоя не отмечалось даже по истечении 15 дней. Затвердевшая литая корка могла быть легко удалена. При испытании с использованием образца сравнения из огнеупорного бетона, не содержащего слоя изобретения, расплав легкого металла проникал в цементный образец, и его вес в результате утраивался.

Пример 3

Аппретуру из Примера 1 наносят на трубку из нержавеющей стали (13СrМо44). Толщина слоя лежит в пределах от 40 до 50 мкм. После сушки и обжига участок покрытой трубки подвергали воздействию расплава легкого металла при температуре 750°С. После 5 часов выдержки в расплаве легкого металла покрытие оставалось неповрежденным, и затвердевшую литую корку можно было легко удалить.

Пример 4

4,3 кг титаната алюминия (производитель: KS-Keramik, средний размер частиц приблизительно 15 мкм) смешивают с 4,3 кг воды и 0,2 кг полиакрилата (BYK 192, из BYK-Chemie GmbH) и гомогенизируют в перемешивающей шаровой мельнице в течение 3 часов. Помимо этой первой смеси отдельно готовят еще три дополнительные смеси. Вторая смесь состоит из 2,6 кг акрилоилполисилоксана (inosil ww из Inomat GmbH) с 11,44 кг водной суспензии нанометрового диоксида циркония (с содержанием сухих веществ 45 мас.% и средним размером частиц приблизительно 10 нм). Третья смесь состоит из 25,7 кг оксида алюминия (Almatis, СТ 800 SG, средний размер частиц приблизительно 3 мкм), диспергированного в 38,3 кг воды, четвертая смесь состоит из 4,3 кг нитрида бора (из Saint-Gobain), диспергированного в 6,3 кг воды. Вторую, третью и четвертую смеси при перемешивании последовательно добавляют в первую смесь. При этом образуется готовая к использованию аппретура.

Пример 5

Аппретуру из Примера 4 наносят на лист стали V2A. Толщина слоя лежит в пределах от 30 до 40 мкм. Даже после воздействия расплава легкого металла при температуре 750°С в течение 1 дня не отмечалось никаких повреждений слоя. Затвердевшая литая корка могла быть легко удалена.

Пример 6

Аппретуру из Примера 4 наносят на образец из огнеупорного цемента и подвергают испытанию на длительное воздействие. Толщина слоя лежит в пределах от 30 до 40 мкм. Даже после 30 дней погружения образца в расплав легкого металла при температуре 750°С не наблюдалось никакого повреждения слоя. Затвердевшая литая корка могла быть легко удалена. Твердость слоя и его сопротивление абразивному износу были удовлетворительными. При испытании образца сравнения из огнеупорного бетона без слоя изобретения расплав легкого металла и в этом случае проникал в бетонный образец, в результате чего его вес утраивался.

Пример 7

Аппретуру из Примера 4 наносят на огнеупорный кирпич, изготовленный из силиката алюминия, и подвергают испытанию на длительное воздействие. Толщина слоя составляет от 30 до 40 мкм. Даже после 30 дней погружения образца в расплав легкого металла при температуре 750°С не было заметно никакого повреждения слоя. Затвердевшая литая корка могла быть легко удалена.

Пример 8

Аппретуру из Примера 4 наносят на огнеупорный кирпич, изготовленный из силиката кальция, и подвергают испытанию на длительное воздействие. Толщина слоя составляет от 30 до 40 мкм. Даже после 30 дней погружения образца в расплав легкого металла при температуре 750°С не было заметно никакого повреждения слоя. Затвердевшая литая корка могла быть легко удалена.

Пример 9

Аппретуру из Примера 4 наносят на образец из графита и подвергают испытанию на воздействие. Толщина слоя составляет от 30 до 40 мкм. Даже после 5 дней погружения образца в расплав легкого металла при температуре 750°С не было заметно никакого повреждения слоя. Затвердевшая литая корка могла быть легко удалена.

Пример 10

Предпочтительная композиция в соответствии с изобретением содержит следующие компоненты:

- 57,76 мас.% суспензии Al₂О₃ (содержание сухих веществ 40 мас.%),

- 13,10 мас.% Аl₂ТiO₅ (0-140 мкм),

- 5,21 мас.% смеси трех различных стеклянных фритт (содержание сухих веществ 50 мас.%),

- 17,15 мас.% наносвязующего агента ZrО₂ (содержание сухих веществ 44,8 мас.%),

- 0,86 мас.% Korantin МАТ,

- 2,08 мас.% АМП (2-амино-2-метил-1-пропанол),

- 0,19 мас.% Deuteron XG,

- 3,65 мас.% Silbes MP 42Е (содержание сухих веществ 20 мас.%).

Для приготовления композиции Al₂О₃ (AI6SG из Almatis) диспергировали в воде с добавкой полиакрилата (0-5%) и перемешивали в течение получаса. Полученную суспензию затем перетирали в бисерной мельнице. Таким образом устанавливали содержание твердых веществ до 40 мас.%.

В перетертую суспензию оксида алюминия при перемешивании добавляли порошок Al₂TiО₅ (FC5 Al₂TiО₅ из Alroko) с широким гранулометрическим распределением (<140 мкм до субмикрометрового диапазона) без диспергирования и измельчения.

Смесь фритт, состоящую из трех разных фритт стекол с плавлением в интервале 600-750°С, подвергали влажному помолу (содержание сухих веществ 50 мас.%) в бисерной мельнице до получения размера частиц <10 мкм. Затем смесь фритт прибавляли к описанной выше смеси суспензии Al₂О₃ и Al₂TiО₅.

Далее к суспензии в качестве нанометрового связующего агента прибавляли при перемешивании диспергированный ZrО₂ (содержание сухих веществ приблизительно 44,8 мас.%, производитель ITN).

АМП (2-амино-2-метил-1-пропанол), который прибавляли к суспензии при перемешивании, использовали для доведения величины ее рН до 10-11.

После этого к суспензии при перемешивании прибавляли Deuteron® XG, анионный гетерополисахарид (из Deuteron), Silres® МР42Е, алкилмодифицированную фенилсиликоновую смолу (из Wacker), и Korantin® МАТ, ингибитор коррозии (из BASF).

По окончании прибавления всех компонентов смесь перемешивали в течение ночи, после чего аппретура была готова к применению и могла наноситься на минеральные или металлические субстраты при помощи напыления.

Пример 11

Аппретуру из Примера 10 наносили на лист стали V2A. Толщина слоя была пределах от 30 до 40 мкм. Даже после выдерживания в расплаве легкого металла при температуре 750°С в течение 2 дней не отмечалось никаких повреждений слоя. Затвердевшая литая корка могла быть легко удалена.

Настоящее изобретение относится к композиции для получения слоя или покрытия, в частности антиадгезионного слоя для литейных форм, которые контактируют с расплавами металлов и стекол. Композиция содержит титанат алюминия или нитрид кремния со средним размером частиц больше 500 нм, оксидный неорганический компонент со средним размером частиц от 100 нм до 10 мкм и связующий агент, включающий частицы со средним размером меньше 50 нм. При изготовлении композиции титанат алюминия или нитрид кремния диспергируют в воде и смешивают полученную дисперсию с водными дисперсиями оксидного неорганического компонента, связующего агента и дополнительных компонентов. В качестве оксидного компонента может быть выбран оксид алюминия или оксид титана, в качестве дополнительных компонентов - нитрид бора или графит. Изобретение также относится к применению композиции для получения слоя или покрытия на огнеупорных кирпичах, графитовых или стальных изделиях, к слоям или покрытиям, получаемым из этой композиции, и к изделиям, покрытым, по меньшей мере, частично таким слоем или покрытием. Технический результат изобретения - повышение устойчивости покрытия к высоким механическим напряжениям и к окислению при низкой смачиваемости расплавами металлов. 4 н. и 22 з.п. ф-лы.

1. Композиция для получения слоя или покрытия, в частности антиадгезионного слоя для литейных форм, включающая титанат алюминия или нитрид кремния, оксидный неорганический компонент, связующий агент, содержащий нанометровые частицы, и суспензионную среду, где
титанат алюминия или нитрид кремния содержится в композиции в виде частиц со средним размером >500 нм,
оксидный неорганический компонент содержится в композиции в виде частиц со средним размером частиц от 100 нм до 10 мкм,
связующий агент содержит нанометровые частицы со средним размером частиц <50 нм.

2. Композиция по п.1, где
титанат алюминия или нитрид кремния содержится в композиции в виде частиц со средним размером >1 мкм,
оксидный неорганический компонент содержится в композиции в виде частиц со средним размером частиц от 200 нм до 10 мкм, в частности от 200 нм до 1 мкм, и
связующий агент содержит нанометровые частицы со средним размером частиц < 25 нм.

3. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что частицы титаната алюминия или нитрида кремния имеют средний размер частиц от 1 до 10 мкм, в частности приблизительно 5 мкм.

4. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что частицы оксидного неорганического компонента имеют твердость по Моосу > 6.

5. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что оксидный неорганический компонент включает частицы оксида алюминия и/или частицы диоксида титана.

6. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что нанометровые частицы связующего агента включают по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, состоящей из частиц оксида алюминия, частиц оксида циркония, частиц бемита и частиц диоксида титана.

7. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что связующий агент включает по меньшей мере один кремнийорганический компонент, выбранный из группы, состоящей из алкилполисилоксана, алкилсиликоновой смолы и фенилсиликоновой смолы.

8. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что связующий агент включает по меньшей мере один стекловидный компонент, в частности стеклянную фритту.

9. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что содержит в качестве дополнительного компонента по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из силикатов алюминия, силикатов кальция и слюды.

10. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что суспензионная среда является полярной и предпочтительно в качестве основного компонента включает воду.

11. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что суспензионная среда не содержит неводных жидких компонентов.

12. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что содержит по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество, в частности полиакрилат.

13. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что содержит в качестве дополнительного компонента нитрид бора.

14. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что содержит в качестве дополнительного компонента графит.

15. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что имеет содержание сухих веществ от 25 до 60 мас.%.

16. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что содержит оксидный неорганический компонент в количестве >40 мас.%, предпочтительно >50 мас.% от массы сухих веществ в композиции.

17. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что содержит от 40 до 75 мас.% оксида алюминия в качестве оксидного неорганического компонента, от 5 до 25 мас.% титаната алюминия и от 5 до 25 мас.% нитрида бора в качестве дополнительного компонента от массы сухих веществ в композиции.

18. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что кроме указанных выше компонентов содержит дополнительные неорганические частицы и/или волокна, в частности, в качестве наполнителей.

19. Слой или покрытие, в частности антиадгезионный слой для литейных форм, получаемый из композиции, охарактеризованной в любом из предшествующих пунктов.

20. Слой или покрытие по п.19, отличающийся тем, что содержит сиалоны.

21. Слой или покрытие по п.19, отличающийся тем, что содержит компоненты с теплоизоляционным действием, в частности силикаты алюминия, силикаты кальция и/или слюду.

22. Слой или покрытие по п.19, отличающийся тем, что имеет толщину от 5 до 500 мкм, предпочтительно от 20 до 100 мкм.

23. Изделие, по меньшей мере частично покрытое слоем или покрытием, в частности антиадгезионным слоем для литейных форм, охарактеризованным в любом из пп.19-22.

24. Применение композиции, охарактеризованной в любом из пп.1-18, для получения слоя или покрытия, в частности антиадгезионного слоя для литейных форм, предпочтительно имеющего теплоизоляционные свойства.

25. Способ получения композиции, охарактеризованной в любом из пп.2-18, включающий диспергирование титаната алюминия или нитрида кремния в воде и последующее смешение полученной дисперсии с водными дисперсиями/суспензиями оксидного неорганического компонента, связующего агента и любых дополнительных компонентов.

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что титанат алюминия или нитрид кремния диспергируют путем растирания его с водой и по меньшей мере одним полиакрилатом в мельнице.