Защитное покрытие для силицированных углеродных материалов и способ нанесения покрытий на силицированные углеродные материалы

К из ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54) ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СИЛИЦИРОВАННЫХ УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 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, вкл)с.эют оксиды алюминия, кремния, бора, оксиды металловгруппы 7 п, РЬ, Ч, Сг, Мо, МЬ, Та, Ю, Однако использование этих покрытий не позволяет эксплуатировать изделия из силицировэнного графита при температурах выше -1400 С(1390 С).Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является защитное г 1 окрытие, включающее, мэс.",ь: оксиды НА СИЛИЦИРОВАННЫЕ УГЛЕРОДН Е МАТЕРИАЛЫ(57) Сущность изобретения: покрытие включает в мас. Оь: оксид гафния 90-98, оксид группы: оксид лантанэ, оксид неодима, оксид железа, оксид никеля, оксид кобальта 2 - 10, На образцы силицированного графита наносят органический раствор диметилформамида в четыреххлористом углероде, содержащий гафний и один металл из группы:а, Мб, Ре, Со, Ю. После нанесения раствора изделие сушат при 100-120 С и прокэливают при 800 - 1000 С в атмосфере аргона, Характеристика покрытия; температура полного прогара покрытия 1800-1880 С, 2 с.и. ф-лы, 2 табл,3 - 10; кремния 17 - 68; магния 27 - 5 кальция 2-15 и обеспечивающ жа остойкость из елий и кальция 8; фторида ее высокую р д ри 1600 С.Наиболее близким способом нанесения покрытия является способ, по которому углеродные материалы подвергаются импрегнированию 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 лантэн, 1787982, еодим или метэллы И 1 группы периодиче. ской системы, Мэксимэльный зффекгдостиэется, если оксид гэфния содержится в покрытии в количестве 90-98 мол, а оксиды из названной группы - 2 - 10 .Для получения покрытий растворы диметилформэмида в четыреххлористом углероде, содержащие гафний, лэнтан или неодим или металлы Ч 1 И группы, наносят нэ поверхность силицированных углеродных материалов, далее сушат их нэ воздухе при температурах 100 - 120 С и прокаливэют в атмосфере аргона при 800 - 1000 С.П р и м е р. На цилиндрические образцы из силицированного графита марки ПГдиаметром 14,9 мм и высотой 110 мм наносят органический раствор диметилформамида в четыреххлористом углероде, содержащий, мэс, : Н 1 95,84; Ге 4,16, Образец высушивают на воздухе при 100 С и прокаливают при температуре 800 С.,Испытания нэ жаростойкость проводят по интенсивности окисления силицировэнного углеродного материала с покрытием при температуре 1750 С. Скорость окисления образца составила 0,0022 г/см мин. 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 покрьпий с содержэнием основы Н 102, состэвляющим 9098 , происходит при темперэтурах выше 1820 С, э температурэ начала плавления превышает значения. достигнутые в прототипе, нэ 100-130 С. Это позволяет использовэть изделия из силицировэнного графита с заявляемым зэщитным слоем в качестве огнеупорной кладки печей обжигаи в других случэях, требующих особо высокой стойкости материалов в окислительнойатмосфере,5 Ограничение содержания НЮ 2 в пленке, составляющее 98 , связано с трудностью получения растворов гэфния с болеевысоким содержанием.Найденные режимы сушки 100-120"С и10 прокаливания 800-1000 С обеспечивалинаилучшее качество покрытий. При получении покрытий при температурах, выходящих зэ пределы укэзанных значений,.наблюдалось ухудшение адгезии, наруше 15 ние сплошности покрытий при испытаниях,появление трещин,Формула изобретения 1, Защитное покрытие для силициро ванных углеродных материалов, включающее тугоплэвкие оксиды металлов, о т л и чэ ю щ е е с я тем, что, с целью повышения жаростойкости материалов, в качестве оксидов тугоплавких металлов, оно содержит 25 Н 102 и один оксид из группьк 1.а 20 з, Иб 20 з,Ге 20 з, Со 20 з, ЮО при следующем соотношении компонентов мэс, :НЮ 2 90-98 Оксид из30 группы:а 20 з, Иб 20 з, Ге 20 з, Со 20 з 2-10 2. Способ нанесения покрытий на силицированные углеродные мэтериэлы, включающий импрегнирование органическими 35 растворами металлов, сушку и прокаливание при 800 - 1000 С, о т л и ч а ю щ.и й с я тем, что, с целью повышения жаростойкости защитного покрытия, для импрегнировэния используют растворы диметилформамида в 40 четыреххлористом углероде, содержащиегафний и один металл из группы;а, Кс, Ге, Со, В, сушку ведут нэ воздухе при 100 - 120"С, а прокаливэние осуществляют в атмосфере аргона.451787982 Таблица 1 Состав и свойства покрытий Температура полногопрогара покрытия, С Темпе ратура началаперехода,Температура сушки, ОС Содержание компонентов в пленке, мас.Тем пература прокаливания, С Образцы МО-илиМ 203 Нт 02 Ге 20 з121042ЙО131052Со 20 з131062КО 20 з1110421 а 20 з121052 1810 ". 820 1860 1870 1750 1760 1770 1780 88 90 96 98 100 800 1740 1760 1770 1780 1800 1820 1840 1870 87 90 95 98 120 1000 1730 1760 1760 1770 1810 1830 1840 1850 87 90 94 98 9 10 11 12 120 800 1750 1770 1770 1790 1820 1850 1870 1880 89 90 96 98 13 14 15 16 110 900 1810 1850 1860 1880 1680 88 90 95 98 отипу 1750 1760 1770 1790 1660 17 18 19 20 21 100 900 по прот Таблица 2 Составы покрытий и результаты испытаний образцов на термостойкость при температуре 1750 С0 7 ЖО 008 8 9 98 0 95 98 П 0 олное разрушеие пок ытия но хред М.Моргентал ктор М,Тк едакт Заказ 4 ВНПодписноета по изобретениям и открытиямЖ, Раушская наб., 4/5 Госуд КНТ СС рОИЗВОдС 1 ВЕНН 1 лдаЕЛЬСКИй КОМбииа 1 "Патвн 1", Г, у жгороя ул Гг:зг" н . ф о прототипуМЦО - 35СаОСЭГ 2 - 10502 - остал Тираж10 5 2 0,002 0,001 0,001 0,002 0,001 0,001 0,002 0,001 0,001 Результаты визуального наблюдения Частичное разршениеБез изменений Частичное разршениеБез измененийФ1 Частичное разрушениеБез изменений