Композиція для виготовлення покриття для захисту графіту від окиснення

Реферат: Винахід належить до хімічної галузі, а саме - до складу композиції для виготовлення покриття для захисту графіту від окиснення. Композиція містить, мас. %: гідролізований етилсилікат 9,025,0, борна кислота 0,05-0,5 та модифікований електрокорунд - решта. Винахід забезпечує підвищення щільності та термостабільності електрокорундового покриття на графіті, збільшення терміну експлуатації графітових виробів у повітряному середовищі при самоармуванні корундової матриці наночастинками карбіду кремнію та ниткоподібними кристалами муліту, підвищення адгезії покриття до графітового виробу, зменшення усадки при випалі та застосуванні покриття при температурах вище 1550 °С. UA 109494 C2 (12) UA 109494 C2 UA 109494 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід, що пропонується, належить до хімічної галузі, а саме - до складу керамічних покриттів, які рекомендується використовувати для захисту графітових виробів від окиснення. Близькою за технічною суттю є композиція [1-SU 1 060 597, A, 15.12.1983], до складу якої входить наповнювач системи Al2O3-SіO2, гідролізований етилсилікат та борна кислота. Склад забезпечує достатнє спікання обмазки за рахунок низькотемпературного утворення розплаву і захист графіту від окиснення при температурах 1500 °C. Найбільш близьким за технічною суттю та призначенням є композиція [2-UA 55 226 U, 10.12.2010], що включає електрокорунд, гідролізований етилсилікат та борну кислоту. Композиція забезпечує отримання щільного покриття з більш високою вогнетривкістю, що гарантує використання покриття при вищих температурах експлуатації ніж 1500 °C; а завдяки утворенню фрагментарної структури матеріал покриття є більш термостійким. Основний недолік композиції - найближчого аналогу - є те, що утворені нитковидні кристали муліту мають довжину 2-3 мкм, що сприяє утворенню фрагментарної структури, але не ущільнює корундову матрицю покриття. Задача винаходу полягає в тому, щоб підвищити адгезію покриття до графітового тіла та, не зменшуючи кількості синтезованих нитковидних кристалів муліту, не дати їм рости при випалі, і досягнути додаткового ущільнення за рахунок самоармування корундової матриці наночастинами β-SiC. Задача вирішується тим, що композиція, яка пропонується, включає електрокорунд, борну кислоту і гідролізований етилсилікат, причому як наповнювач вона містить електрокорунд, модифікований тетраетоксисиланом, при співвідношенні компонентів, мас. %: гідролізований етилсилікат 9,0-25,0, борна кислота 0,05-0,5 та модифікований електрокорунд - решта. Позитивний результат забезпечується тим, що при використанні наповнювача з модифікованого електрокорунду добавкою тетраетоксисилану, фазовий склад матриці покриття складається з α-корунду, муліту, оксинітриду кремнію та наночастин β-SiC, муліт та наночастини карбіду кремнію самоармують матрицю і сприяють підвищенню фізико-механічних властивостей покриття, матриця якого спікається до майже теоретичної щільності завдяки присутності аморфного кремнезему та оксинітриду кремнію. В суміші з гідролізованим етилсилікатом, до складу якого введена добавка борної кислоти, на поверхні графітового тіла утворюється щільний шар обмазки після випалу в захисному середовищі після сушіння, при спіканні формується корундове покриття, ущільнене і дисперсійно зміцнене наночастинами β-SiC і нитковидними кристалами муліту, які занурюються в дефекти графітового тіла, що підвищує адгезію нанесеного покриття до графіту. Використання запропонованої композиції для виготовлення покриття, що включає електрокорунд, борну кислоту і гідролізований етилсилікат, яке відрізняється саме тим, що використовують електрокорунд модифікований добавкою тетраетоксисилану, дозволяє одержати ущільнене покриття з підвищеною адгезією до графітової підкладки. Конкретні приклади композиції для виготовлення покриття на основі корунду приведено в таблиці. Таблиця Композиція для виготовлення покриття Найменування Показників Склад композиції, мас. %: Електрокозунд Модифікований електрокорунд Гідролізований етилсилікат Борна кислота (за В2О3) Фазовий склад покриття: α-корунд муліт Оксинітрид кремнію наночастин -SiC розплав Властивості: Адгезія до підкладки, МПа Пористість, % Найближ. аналог Позамежеві 1 2 3 Позамежеві 91,0 8,0 1,0 + + + + + 74,95 25,0 0,05 + + 1 + + 74,5 24,5 0,5 + + + + + 82,0 17,65 0,35 + + + + + 73,59 26,4 0,01 + + + + + 87,8 12,0 0,2 + + 49,1 51,1 57,7 57,6 55,0 39,8 6 3 2 4 5 10 1 + UA 109494 C2 Продовження таблиці Температура використання, °C Термостабільність, число циклів 1300-повітря Втрати маси графітової підкладки, % 5 10 15 20 25 >1550 >1500 >1550 >1550 >1550 1550 5 5 5 5 52 3,6 3,2 3,0 3,1 3,5 4,0 Згідно з даними таблиці найкращі показники має покриття з композиції, що представлена в прикладі № 2. Приклад 2. Композиція складається з 74,5 мас. % модифікованого електрокорунду, 0,5 мас. % борної кислоти, 25,0 мас. % гідролізованого етилсилікату. Компоненти композиції перемішувалися і наносилися на графітову підкладку з усіх боків. До іспитів покриття на підкладинці випалювали в захисному середовищі при температурі 1300 °C. Захисні властивості створеної композиції оцінювали при нагріванні графітових зразків з нанесеним покриттям в повітряному середовищі при температурі 1550 °C. Композиція, що пропонується, забезпечує більш дієвий захист графіту від окиснення, ніж найближчий аналог. Це надає можливість рекомендувати розроблену композицію для виготовлення покриттів для захисту графіту від окиснення при температурах не менше 1550 °C. Зазначена композиція невідома з джерел вітчизняної та іноземної інформації, встановлена авторами вперше, що свідчить про відповідність рішення умові новизна. У порівнянні з відомими аналогічними рішеннями запропонований винахід має такі переваги: - забезпечує отримання більш щільного і термостабільного корундового покриття, що забезпечує більший термін експлуатації графітових виробів в повітряному середовищі; - забезпечує самоармування корундової матриці наночастинами карбіду кремнію та нитковидними кристалами муліту, що з одного боку ущільнює її, а з другого створює термостійку структуру, що дає можливість графітові вироби використовувати декілька разів. - забезпечує підвищену адгезію покриття до графітової підкладки завдяки проникненню мулітових нитковидних кристалів в дефекти структури графітового тіла. Джерела інформації: 7 1. А.С. № 1060597 СССР, Б.И. № 46, 1983 г. МПК С04 В 35/56 С04 В 41/06 7 2. Пат. 55226 UA, Бюл. 23, 2010 г. МПК С04В 35/10 С04В 41/00 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 Композиція для виготовлення покриття для захисту графіту від окиснення, що містить електрокорунд, гідролізований етилсилікат та борну кислоту, яка відрізняється тим, що як наповнювач вона містить електрокорунд, модифікований тетраетоксисиланом, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: гідролізований етилсилікат 9,0-25,0 борна кислота 0,05-0,5 модифікований електрокорунд решта. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2