Состав для покрытия графитовых пресс-форм

(72) Авторы изобретения ернев и С,А. Ерш 71) Заявитель) СОСТАВ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ ГРАФИ Х ПРЕСС-ФОРМ тию при- пресособ".,прессуемым материалом, так и в легающих областях пресс-формы и совки, что в конечном итоге сп ствует установлению прочной связи между прессовкой и пресс-формой, пре пятствующей процессу уплотнения прес совки при прессовании и отделению ее от элементов пресс-формы при разборке, В условиях горячего прессования возможно "схватывание" поверхностей графитовых деталей пресс-формы и межич чен ремпроду собои.Для предотвранала прессо фор и исключефитовых деталей рячем прессовани контактирования слой. Одним из в жет служить покр материала, нанос верхность предва заготовки Илиб твиярессрагоаннои"Форм,тали прес Изобретение относится к покр графитовых пресс-форм, преднаэн ных преимущественно для горячег прессования керамики из нитрида ния, и может быть использовано мышпенности керамических материалов и порошковой металлургии.В процессе уплотнения порошкообразного материала при режимах горячего прессования керамики иэ нитрида кремния (температура 1500- 1800 С,о давление до 400 кг/см, продолжительность 1,5-3,5 ч) происходит активное взаимодействие твердого и газообразного углерода графитовых зле ментов пресс-форм с кремнием, содержащимся в прессовке в свободном виде или образующимся при высокой температуре в результате диссоциации порошка нитрида кремния, с образованием о карбида кремния. Образование карбида кремния возможно как на границе контактирования графита пресс-Формы с щения взаимодеис вки с графитом п ния схватывания г между собой при и обычно на грансоздается барьер идов такого слоя ытие из нейтраль имого либо на по рительно сформовбора и воду, дополнительно содержит силикат натрия и сахар при следующем соотношении компонентов, вес.3:Нитрид бора 20-24Вода 37-49Силикат натрия 27-33Сахар 4-6Введение в состав покрытия силиката натрия придает ему прочность и сплошность, а также хорошую адгезию к графиту при начальных условиях горячего прессования, а после расплавления при температуре ) 1088 С способствует образованию на поверхности графита стеклообразной защитной пленки, предотвращающей взаимодействие графита пресс-форм с уплотняемым материалом, и выполнению одновременно пластичного элемента смазки между прессовкой и поверхностью пресс-Формы. Роль твердого элемента смазки при этом выполняет нитрид бора,50 55 3 948976Покрытия пресс-форм, предназначенных для горячего прессования нитридной керамики, обладающей высокимиабразивными свойствами, должны иметьпоьймо защитных также хорошие антифрикционные свойства в широком интервале температур, чтобы обеспечить возможность свободного скольжения прессуемого материала вдоль поверхностейпресс-Формы в процессе прессования ои при извлечении прессовки из прессформ.Известен состав покрытия, в который входят порошки карбида кремния(5-95 вес.3), графита (5-95 вес,3),а также нитрида бора 1 в виде добавки), диспергированные в этиловомспирте, которые обладают различнымисмазывающими свойствами при определенных температурах 1 21.Но при горячем прессовании нитридакремния в графитовых пресс-формах суказанным покрытием происходит схватывание последнего с материалом прессовки за счет взаимодействия графитапокрытия с кремнием, содержащимсяили образующимся при высокой температуре в материале прессовки. Поэтомуиспользование указанного покрытия награфитовых пресс-формах при горячемпрессовании нитрида кремния нецелесообразно,Наиболее близким к предлагаемомуявляется состав для покрытия, содержащий порошок нитрида бора 510 в ви 35де тонкодисперсного силикагеля, воду,причем количественно 102 составляет5-60 вес.1, а в оставшейся массе на100 вес.ч. приходится 30 вес.ч. воды.Покрытие в виде суспензии наносят на4 вграфит кистью и сушат в течение 1 чпри температуре 400 С, Толщина покрытия 0,45 мм3 ,Однако использование известногопокрытия на графитовых пресс-формахпри горячем прессовании нитрида крем 45ния не позволяет достичь желаемогоэффекта, а именно добиться при этомнадежной изоляции материала прессовки от поверхности графитовой прессформы и предотвратить их взаимодействие по следующим причинам: из-занедостаточной механической прочноститакого покрытия после приложенияк покрытию нормального давления свыше 160 кг/см оно осыпается), малойотносительной плотности и значительной пористости (велика толщина покрытия, при которой сказываются его защитные свойства 0,45 мм), недостаточной адгезии к графиту в связи сотсутствием в его составе клеющеговещества. Обладая низкими защитнымисвойствами (отсутствует пленкообразующий компонент в составе покры- .тия), известное покрытие не позволяет уменьшить его толщину на граФитовых пресс-формах и добиться темсамым повышения точности и сниженияприпуска на механическую обработкузаготовок, получаемых горячим прессованием.Цель изобретения - повышение механических, защитных и адгезионныхсвойств покрытия,Указанная цель достигается тем,что состав для покрытия графитовыхпресс-форм, предназначенных преимущественно для горячего прессованиянитрида кремния, содержащий нитрид Сахар в составе покрытия повыша- ет смачивающую способность раствора силиката натрия в воде по отношению к графиту и нитриду бора, обеспечивая таким образом возможность нанесения на поверхность графита более тонкого (до 0,1 мм) и равномерного слоя покрытия, Образующийся в ре" зультате термического разложения сахара углерод на определенной стадии горячего прессования выполняет роль твердофазной смазки, а его содержание ограничено возможностью взаимодействия с компонентами прессовки.9489 5Для получения покрытия готовят 3 смеси ингредиентов.Покрытие получают следующим образом.Раствор силиката натрия в воде в соотношении 1:1 смешивают с соответствующим количеством графитоподобного нитрида бора, диспергированного в растворе соответствующих количеств сахара и воды, например 200 г 1 о суспензии готовят из 60 г силиката натрия, растворенного в 60 мл воды и 44 г нитрида бора, диспергированного в растворе 1 О г сахара и 26 мл воды, и перемешивают до однородного 15 состояния в фарфоровой чаше. Приготовленную суспензию наносят на поверхность графитовых деталей (диаметр 60 мм, высота 10-15 мм) кистью и высушивают при температурах 70 С в течение 2 ч, 140 С - 0,5 ч, 400 Со2 ч.У полученных покрытий определяются достигнутая минимальная толщина, обеспечивающая отсутствие взаимодействия заготовок с пресс-формой, меха- ческая прочность при комнатной температуре, защитные и адгезионные свойства в процессе горячего прессования нитрида кремния. В таблице при- зо ведены составы смесей и показатели их качества.При оценке достигнутой минимальной толщины покрытия в расчет принимают максимальное ее значение из35 трех измерений, выполненных индикатором на каждой поверхности детали,Механическая прочность покрытия, а также его защитные и адгеэионнные свойства определяют на графитовых деталях с диаметром 60 мм, высотой 10-15 мм.После приложения на механическом прессе нормально к покрытию удельного давления в последовательности45 76 6120, 160, 200, 240, 280, 320, 360, 400 кг/см и обнаружения одного из дефектов (трещина, выколка, отслоение от графита, разрушение покрытия) партия из 10 деталей считается прошедшей испытание лишь при предшествующей ступени давления.Защитные и адгезионные свойства покрытия проверяют в пооцессе горячего прессования нитрида кремния при нагреве до 1800 С, давлении доо2.280 кг/см , длительности до 3,5 ч. Защитная способность покрытия определяется его толщиной, при которой в партии деталей из 10 штук ни на одной из них на поверхностях, соприкасающихся с нитридом кремния, не наблюдается следов припеченного материала, а прессовки легко отделяются от графитовых деталей. Адгезионная способность покрытия считается удовлетворительной, если на любой поверхности детали из партии не наблюдается его отслоенияПроведенные испытания предложенного покрытия графитовых пресс-форм при режимах горячего прессования нитрида кремния показали, что уже при толщине 0,2 мм оно надежно защищает прессовку от взаимодействия с графитом пресс-формы и одновременно выполняет роль смазки между прессовкой и деталями пресс-формы в процессе их взаимногО перемещения.Применение предложенного изобретения в народном хозяйстве позволит улучшить качество горячепрессованных керамических иэделий иэ нитрида кремния, снизить пропуски на механическую обработку изделий и трудозатрат на выполнение этой операции, а также расширить возможность способа горячего прессования при получении высокопрочных, жаростойких керамических материалов.948976 9формула изобретения 10 Составитель Н. СоболеваРедактор Л. Алексеенко Техред Т. Фанта Корректор Л. Бокшан. Тираж 641 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/Заказ 5693/5 Филиал ППП "Патентц, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Состав для покрытия графитовых пресс-форм преимущественно дпя горячего прессования керамики из нитрида кремния, содержащий нитрид бора и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения механических,защитных и адгезионных свойств покрытия, он дополнительно содержит силикат натрия и сахар при следующем соотношении компонентов, вес.Ф: Нитрид бора 20-24Вода 37-49Силикат натрия 27-33Сахар 4-6ВИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе