Защитное покрытие для силицированных углеродных материалов и способ нанесения покрытий на силицированные углеродные материалы Советский патент 1993 года по МПК C04B35/52 

Изобретение относится к защитным покрытиям для силициронных углеродных материалов, позволяющим повысить их жаростойкость и может быть использовано в металлургической, авиационной, химической и других отраслях промышленности.

Известные защитные покрытия, наносимые на углеродные материалы для повышения жаростойкости в окислительных средах, включают оксиды алюминия, кремния, бора, оксиды металлов И группы Zn, Pb, V, Cr, Mo, Nb, Та, W. Однако использование этих покрытий не позволяет эксплуатировать изделия из силицированного графита при температурах выше 1400°С (1390°С).

.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является защитное покрытие, включающее, мас.%: оксиды

кальция 3-10; кремния 17-68; магния 27-58; фторида кальция 2-15 и обеспечивающее высокую жаростойкость изделий при 1600°С.

Наиболее близким способом нанесения покрытия является способ, по которому углеродные материалы подвергаются импрег- нированию органическим соединением бора, сушке при 250-350°С и прокаливанию при температурах 350-1000°С.

. Целью изобретения является повышение жаростойкости изделий из силицированного графита.

Поставленная цель достигается тем, что на поверхности изделий из силицированного графита формируют покрытия из оксида гафния и одного из оксидов металлов, выбранных из группы, включающей лантан,

ч

00

VJ ю

00

ю

неодим или металлы VIII группы периодической системы. Максимальный эффект достигается, если оксид гафния содержится в покрытии в количестве 9СН98 мол. %, а оксиды из названной группы - 2-10%.

Для получения покрытий растворы ди- метилформамида в четыреххлористом углероде, содержащие гафний, лантан или неодим или металлы VII группы, наносят на поверхность силицированных углеродных материалов, далее сушат их на воздухе при температурах 100-120°С и прокаливают в атмосфере аргона при 800-1000°С.

П р и м е р. На цилиндрические образцы из силицированного графита марки ПГ-50 диаметром 14,9 мм и высотой 110 мм наносят органический раствор диметилформа- мида в четыреххлористом углероде, содержащий, мас.%: Hf 95,84; Fe 4,16. Образец высушивают на воздухе при 100°С и прокаливают притемпературе 800°С..Испытания на жаростойкость проводят по интенсивности окисления силицированного углеродного материала с покрытием при температуре 1750°С. Скорость окисления образца составила 0,0022 г/см2мин. Визуально образец не претерпевал никаких изменений. В табл.1 представлены составы других покрытий и результаты испытания аналогичных образцов, Определены температуры начала перехода (плавления) и полного прогара покрытия .в окислительной газовой среде методом прямого пропускания электрического тока через образцы. Контроль температуры образцов проводился непрерывно. Как следует из представленных в табл.1 данных, прогар покрытий с содержанием основы НГО2, составляющим 90-98%, происходит при температурах выше 1820°С, а температура начала плавления превышает значения, достигнутые в прототипе, на 100 130°С. Это позволяет использовать изделия из силицированного графита с заявляемым защитным слоем в

качестве огнеупорной кладки печей обжига и в других случаях, требующих особо высокой стойкости материалов в окислительной атмосфере.

Ограничение содержания НГО2 в пленке, составляющее 98%, связано с трудностью получения растворов гафния с более высоким содержанием.

Найденные режимы сушки 100-120°С и

прокаливания 800-1000°С обеспечивали наилучшее качество покрытий. При получении покрытий при температурах, выходящих за пределы указанных значений,, наблюдалось ухудшение адгезии, нарушение сплошности покрытий при испытаниях, появление трещин,

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Защитное покрытие для силициро- ванных углеродных материалов, включающее тугоплавкие оксиды металлов, о т л и ч- а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения жаростойкости материалов, в качестве оксидов тугоплавких металлов, оно содержит НЮ2 и один оксид из группы: 1.320з, Nd203, Ре20з, Со20з, N10 при следующем соотношении компонентов мас,%:

НГО2 90-98 Оксид из. труп- .

п ы: 1 а2 0з, NcteOj, Рв20з, Со20з 2-10

2. Способ нанесения покрытий на сили- цированные углеродные материалы, включающий импрегнирование органическими

растворами металлов, сушку и прокаливание при 800-1000РС, отличающийся тем, что, с целью повышения жаростойкости защитного покрытия, для импрегнирования используют растворы диметилформамида в

четыреххлористом углероде, содержащие гафний и один металл из группы: La, Nrj, Fe, Со, Ni, сушку ведут на воздухе при 100- 120°С, а прокаливание осуществляют в атмосфере аргона.

Т а б л и ц э 1

Сущность изобретения: покрытие включает в мае. %: оксид гафния 90-98, оксид из группы: оксид лантана, оксид неодима, оксид железа, оксид никеля, оксид кобальта 2-10. На образцы силицированного графита наносят органический раствор диметилфор- мамида в четыреххлористом углероде, содержащий гафний и один металл из группы: La, Nd, Fe, Co, Ni. После нанесения раствора изделие сушат при 100-120°С и прокаливают при 800-1000°С в атмосфере аргона. Характеристика покрытия: температура полного прогара покрытия 1800-1880°С. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Состав и свойства покрытий

Составы покрытий и результаты испытаний образцов на термостойкость при температуре 1750°С

Таблица 2

Продолжение табл. 2