ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 2015 года по МПК C04B41/87 

Изобретение относится к композициям защитных покрытий и может быть использовано в химической, металлургической, авиационной промышленности и, например, в производстве углерод-карбидокремниевых материалов и изделий из них.

Известно термостойкое покрытие (далее «покрытие»), содержащее жидкое калийное стекло и порошкообразные наполнители (патент RU N 2383514 на «Защитное покрытие», опубл. 10.03.2010). Покрытие применяется в качестве термостойкой защиты с высокой излучающей способностью.

По своим признакам и достигаемому результату это покрытие наиболее близко к заявленному и принято за прототип.

В этом покрытии в качестве связующего используют жидкое калийное стекло, в качестве порошкообразных наполнителей - смесь карбида кремния, графита и кремнефтористого натрия, причем выполнено покрытие может как с использованием кремнефтористого натрия, так и без него.

Известное защитное покрытие выполняется, согласно заявке как с отвердителем - кремнефтористым натрием, так и без него.

Недостаток известного защитного покрытия в исполнении без отвердителя заключается в малой его надежности из-за недостаточно высокой устойчивости к воздействию климатических факторов, а именно знакопеременным значениям температуры окружающей среды и в большей степени к ее влажности. Это выражается в образовании трещин и расслоений нанесенного покрытия, а в конечном итоге приводит к снижению адгезии покрытия к подложке.

Недостаток известного защитного покрытия в исполнении с отвердителем заключается в снижении термостойких характеристик покрытия. Этот компонент является наименее термостойким из состава, склонен к образованию крупных агломератов при приготовлении и нанесении состава покрытия. В свою очередь, это отрицательно сказывается на термостойкости покрытия - агломераты с низкой термостойкостью являются зонами локального перегрева, очагами разрушения покрытия и, следовательно, уменьшению надежности всего покрытия в целом.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности покрытия к воздействию окружающей среды при сохранении требуемой термостойкости.

Названный технический результат достигается тем, что в защитном покрытии, содержащем жидкое калийное стекло и порошкообразные наполнители, согласно изобретению в качестве порошкообразных наполнителей содержит карбид кремния, окись алюминия, окись магния и окись кобальта, с компонентами в массовых частях:

Жидкое калийное стекло 100-130 Карбид кремния 30-60 Алюминия окись 40-70 Магния окись 5-15 Окись кобальта 3-7

Использование в покрытии жидкого калийного стекла и порошкообразных наполнителей в вышеуказанных массовых частях позволяет повысить надежность покрытия за счет стабилизации его свойств по отношению к воздействию окружающей среды.

При этом использование жидкого стекла позволяет связать все компоненты покрытия в единый, монолитный материал. Карбид кремния, окись алюминия и окись магния обеспечивают термостойкость покрытия. Наличие окиси кобальта обеспечивает технологичность покрытия, а именно придает пластичность при нанесении. Окись алюминия и окись магния, наряду с обеспечением термостойкости защитного покрытия, также являются отвердителями жидкого калийного стекла и увеличивают надежность покрытия в целом.

При изготовлении предлагаемого покрытия в фарфоровой ступке взвешивают наполнители - карбид кремния, окись алюминия, окись магния, окись кобальта, и тщательно перемешивают. Затем вводят жидкое калийное стекло и массу перетирают до получения однородного состава.

Наносить покрытия на углерод-карбидокремниевый материал можно в течение жизнеспособности покрытия - механическим способом - шпателем. Добавление 0,06%-ого раствора гидроокиси калия в количестве 8-25 мас.ч. к вышеуказанной рецептуре позволяет наносить покрытие пневматическим пульвелизатором, оптимизируя процесс изготовления покрытия.

При этом полученное покрытие затвердевает при любом способе изготовления при нормальной температуре через 18-36 часов и не требует термообработки, в отличие от прототипа.

Выход компонентов за обозначенные пределы ведет к негарантированному качеству покрытия.

В качестве материала подложки для изготовления образцов использовали углерод-карбидокремниевый композиционный материал.

Защитное покрытие наносили на образцы для проведения ускоренных климатических испытаний (УКИ) в соответствии с ГОСТ РВ 20.57.304-98, физико-механических испытаний адгезионной прочности покрытия при равномерном отрыве в соответствии с ОСТ 92-1476-78, газодинамических испытаний.

Ускоренные климатические испытания имитировали условия эксплуатации покрытия: отапливаемое помещение с температурой воздуха от +5 до +35°C и относительной влажности воздуха 80% при 25°C; при этом 1 год суммарно при температуре окружающей среды от -50 до +50°C и относительной влажности воздуха 98% при температуре 25°C. Срок сохраняемости свойств покрытия составил до 22 лет.

После проведения УКИ образцы подвергались газодинамическим испытаниям.

Приведенные данные подтверждены результатами испытаний образцов покрытия, указанными в таблице 1.

Таблица 1 Результаты испытаний образцов покрытия Содержание компонентов покрытия   Прототип Разработанное покрытие 1 2 1 2 Жидкое калийное стекло 100 125 100 100 Карбид кремния 100 150 30 50 Графит 10 8 - - Окись алюминия - - 50 40 Окись магния - - 10 12 Окись кобальта - - 5 7 Кремнефтористый натрий   10     Адгезионная прочность покрытия при равномерном отрыве, σ_отр МПа 2,43 2,79 2,81 2,74 кгс/см² 24,81 28,5 28,6 27,9 Термостойкость °C 1560 1420 1580 1480

Защитное покрытие, благодаря наличию в его составе связующего жидкого калийного стекла и порошкообразных наполнителей в вышеприведенных соотношениях, характеризуется по сравнению с прототипом большей надежностью.

Изобретение относится к защитным покрытиям для химической, металлургической, авиационной промышленности. Технический результат изобретения заключается в повышении надежности покрытия к воздействию окружающей среды при сохранении требуемой термостойкости. Защитное покрытие содержит, мас.ч.: жидкое калийное стекло 100-130; карбид кремния 30-60; окись алюминия 40-70; окись магния 5-15; окись кобальта 3-7. 1 табл.

Защитное покрытие, содержащее жидкое калийное стекло и порошкообразные наполнители, отличающееся тем, что оно содержит в качестве порошкообразных наполнителей карбид кремния, окись алюминия, окись магния и окись кобальта при соотношении компонентов, мас.ч.:
Жидкое калийное стекло 100-130 Карбид кремния 30-60 Алюминия окись 40-70 Магния окись 5-15 Окись кобальта 3-7