RU2186809C2 - Method of manufacturing heat-resistant silicate coating - Google Patents
Method of manufacturing heat-resistant silicate coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2186809C2 RU2186809C2 RU98112566A RU98112566A RU2186809C2 RU 2186809 C2 RU2186809 C2 RU 2186809C2 RU 98112566 A RU98112566 A RU 98112566A RU 98112566 A RU98112566 A RU 98112566A RU 2186809 C2 RU2186809 C2 RU 2186809C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- layer
- liquid glass
- sublayer
- coating
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 22
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 44
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 20
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 5
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 9
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 abstract description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 8
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Cr+3].[Cr+3] UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к защитным силикатным покрытиям и может быть использовано для защиты поверхности конструкционных металлических изделий от воздействия высоких температур, открытого пламени и расплавов металлов. The invention relates to protective silicate coatings and can be used to protect the surface of structural metal products from exposure to high temperatures, open flame and metal melts.
Известен способ получения защитного термостойкого покрытия (патент РФ 1378414, МКИ С 23 С 4/12, публ. 27.10.96, бюл. 8, 98), включающий предварительное приготовление силикатной композиции, порошкообразного наполнителя из никеля и графита с последующим напылением композиции на подготовленные поверхности. A known method of obtaining a protective heat-resistant coating (RF patent 1378414, MKI C 23 C 4/12, publ. 10/27/96, bull. 8, 98), including the preliminary preparation of a silicate composition, a powdered filler of nickel and graphite, followed by spraying the composition onto prepared surface.
Недостатком известного способа является наличие в покрытии металлов, обладающих высокими электропроводными и теплопроводными свойствами, в связи с чем эффективность теплозащиты понижена. The disadvantage of this method is the presence in the coating of metals with high conductive and heat-conductive properties, and therefore the effectiveness of thermal protection is reduced.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому является способ получения термостойкого силикатного покрытия (патент РФ 2066336, МКИ С 09 D 1/02, публ. 10.09.96, бюл. 25, 96), включающий предварительное приготовление силикатной отверждающейся композиции путем смешения силикатного связующего с порошкообразным наполнителем из талька (смесь оксидов кремния и магния), каолина (сложного состава: комплекс оксида кремния и алюминия), алюминиевой пудры, подготовку металлической поверхности, последующее нанесение подслоя из 10 мас.% водного раствора жидкого минерального стекла с модулем 4-5, последующее нанесение композиции с выдержкой при нормальной температуре до окончательного отверждения покрытия. The closest in technical essence and the achieved technical result to the claimed is a method of obtaining a heat-resistant silicate coating (RF patent 2066336, MKI C 09 D 1/02, publ. 10.09.96, bull. 25, 96), including the preliminary preparation of silicate cured composition by mixing a silicate binder with a powder filler of talc (a mixture of silicon and magnesium oxides), kaolin (complex composition: a complex of silicon oxide and aluminum), aluminum powder, preparing a metal surface, subsequent application e sublayer of 10 wt.% aqueous solution of liquid mineral glass with a module 4-5, the subsequent application of the composition with exposure at normal temperature until the final curing of the coating.
Однако в прототипе при выдержке покрытия при нормальной температуре без термообработки не могут быть обеспечены достаточно высокие термостойкость, стойкость к воздействию открытого пламени, расплавов металлов, влагостойкость в условиях пожаротушения, а также теплостойкость, поскольку в составе наполнителя содержится металл, характеризующийся хорошей теплопроводностью. Кроме того, наличие в составе наполнителя талька и каолина, выделяющих в условиях эксплуатации в высокотемпературной среде собственную влагу, приводит к появлению дефектов покрытий - вздутий, трещин, что негативно отражается на эффективности защитного действия. However, in the prototype, when the coating is held at normal temperature without heat treatment, sufficiently high heat resistance, resistance to open flames, metal melts, moisture resistance under fire extinguishing conditions, and heat resistance cannot be ensured, since the filler contains a metal characterized by good heat conductivity. In addition, the presence of talc and kaolin in the filler, which release its own moisture under operating conditions in a high-temperature environment, leads to the appearance of coating defects - blisters, cracks, which negatively affects the effectiveness of the protective action.
Задача авторов изобретения заключается в разработке способа получения термостойкого покрытия, эффективно работающего в условиях эксплуатации, характеризующихся высокими (порядка 1000oС) температурами, воздействием открытого пламени, а также в среде расплавов металлов (с температурой плавления до 1000oС) в условиях повышенной влажности, имеющей место при пожаротушении.The task of the inventors is to develop a method of obtaining a heat-resistant coating that works effectively in operating conditions, characterized by high (about 1000 o C) temperatures, exposure to an open flame, and also in the environment of metal melts (with a melting point up to 1000 o C) in conditions of high humidity occurring during fire fighting.
Новый технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого способа, заключается в повышении эффективности высоких термостойкости, огнестойкости и влагостойкости, а также адгезии и технологичности за счет устранения дефектов покрытия - вспучиваемости и растрескивания. A new technical result achieved by using the proposed method is to increase the efficiency of high heat resistance, fire resistance and moisture resistance, as well as adhesion and processability by eliminating coating defects - swelling and cracking.
Указанные задача и новый технический результат обеспечиваются тем, что в известном способе, включающем предварительное приготовление отверждающейся композиции путем смешения жидкого стекла в качестве силикатного связующего с огнеупорным наполнителем, подготовку поверхности защищаемых металлических изделий, нанесение на подготовленную поверхность подслоя из жидкого стекла и слоя отверждающейся композиции, выдержку покрытия до полного отверждения, в соответствии с предлагаемым способом подготовку поверхности металлических изделий ведут путем механического удаления окисного слоя с прилегающим к нему поверхностным слоем чистого металла, для нанесения подслоя на подготовленную поверхность используют жидкое стекло с модулем 2,6-3,0, на поверхность подслоя из жидкого стекла в течение времени его жизнеспособности равномерно напыляют порошкообразный оксид переходного металла, поверх которого послойно наносят отверждающуюся композицию, содержащую в качестве связующего жидкое стекло, аналогичное по показателям веществу подслоя, а в качестве огнеупорного наполнителя смесь порошкообразных оксидов переходных и щелочноземельных металлов, характеризующихся дисперсностью не более 1,0•10-5 М, слои композиции формируют в режиме ступенчатой термообработки от нормальной температуры до температуры кипения воды при плавном подъеме температуры между ступенями, а лицевой слой покрытия дополнительно термообрабатывают в диапазоне температур от 100oС до 300oС, при этом каждый слой покрытия выдерживают на каждой ступени в течение времени не менее 2-х часов.These tasks and a new technical result are ensured by the fact that in the known method, which includes preliminary preparation of the curable composition by mixing liquid glass as a silicate binder with a refractory filler, preparing the surface of the protected metal products, applying a sublayer of liquid glass and a layer of the cured composition to the prepared surface, exposure of the coating to full cure, in accordance with the proposed method, the surface preparation of metal products th are carried out by mechanical removal of the oxide layer with an adjacent surface layer of pure metal, to apply a sublayer to the prepared surface using liquid glass with a module of 2.6-3.0, powder oxide is uniformly sprayed onto the surface of the sublayer from liquid glass during its life time a transition metal over which a curable composition is applied layer-by-layer, containing liquid glass as a binder, similar in terms of the material of the sublayer, and as a refractory filler powdered admixture of oxides of transition and alkaline earth metals, characterized dispersity not more than 1,0 • 10 -5 M, the layers of the composition formed in the heat treatment step mode from the normal temperature to the boiling point of water with a continuous temperature rise between the steps, and the front coating layer is further heat treated in the range temperatures from 100 o C to 300 o C, while each coating layer is maintained at each stage for at least 2 hours.
Сущность предлагаемого способа поясняется следующим образом. The essence of the proposed method is illustrated as follows.
Первоначально готовят силикатную композицию из сырьевых компонентов - жидкого стекла или натриевого стекла, взятых в виде водного раствора с модулем 2,6-3,0 (отношение содержания оксида щелочного металла к содержанию оксида кремния), а также смеси оксидов щелочноземельных и переходных металлов. Экспериментально было установлено, что наличие в составе порошкообразного наполнителя щелочноземельных металлов, близких по свойствам к оксидам щелочных металлов в составе силикатного связующего, обеспечивает высокое химическое сродство и является основой повышения прочностных показателей защитного термостойкого покрытия. Initially, a silicate composition is prepared from raw materials — liquid glass or sodium glass, taken in the form of an aqueous solution with a module of 2.6-3.0 (the ratio of the content of alkali metal oxide to the content of silicon oxide), as well as a mixture of alkaline earth and transition metal oxides. It was experimentally established that the presence in the composition of the powdered filler of alkaline earth metals, similar in properties to alkali metal oxides in the composition of the silicate binder, provides high chemical affinity and is the basis for increasing the strength characteristics of a protective heat-resistant coating.
Проявлением высокой прочности связей между слоями отвержденной композиции объясняется и повышение стойкости к воздействию открытого пламени, расплавов и влажности. The manifestation of the high strength of the bonds between the layers of the cured composition also explains the increase in resistance to the effects of open flame, melts and humidity.
Кроме того, наличие в составе наполнителя оксидов металлов, в отличие от прототипа, в котором использован металлический компонент наполнителя, обеспечивает снижение теплопроводности покрытия и улучшение теплозащитных свойств. In addition, the presence of metal oxides in the filler, in contrast to the prototype, in which the metal component of the filler is used, ensures a decrease in the thermal conductivity of the coating and an improvement in heat-shielding properties.
Экспериментально показана оптимальная сочетаемость связующего из жидкого стекла и указанных выше оксидов, характеризующихся значительным и необратимым водопоглощением в условиях способа, что обеспечивает отсутствие дефектов покрытия при высоких температурах эксплуатации, таких как (далее см. первичные материалы заявки). The optimum compatibility of the liquid glass binder and the above-mentioned oxides, which are characterized by significant and irreversible water absorption under the conditions of the method, is experimentally shown, which ensures the absence of coating defects at high operating temperatures, such as (see the primary application materials below).
Перед нанесением подслоя на металлические изделия их поверхность подвергают очистке с полным удалением оксидного слоя и прилегающего слоя материала подложки путем механической обработки, что резко активирует подложку и позитивно проявляется в повышении адгезии наносимого впоследствии подслоя, что обеспечивает сплошность покрытия и исключает его отслоение при нагрузках эксплуатации. Before applying a sublayer to metal products, their surface is cleaned with complete removal of the oxide layer and the adjacent layer of the substrate material by machining, which sharply activates the substrate and positively manifests itself in increasing the adhesion of the subsequently applied sublayer, which ensures the continuity of the coating and eliminates its delamination under operational loads.
После подготовки поверхности наносят подслой из жидкого стекла с модулем 2,6-3,0. After surface preparation, a sublayer of water glass with a module of 2.6-3.0 is applied.
В отличие от прототипа, где используется в качестве подслоя высокомодульное жидкое стекло, в предлагаемом способе обеспечивается более мягкий режим отверждения подслоя, характеризующегося меньшей вязкостью связующего, в результате которого отсутствует значительная усадка и потеря прочности в отвержденном покрытии. Такая обработка способствует дополнительной активации подложки и повышает адгезию и пластичность связи слоя композиции с подложкой. In contrast to the prototype, where high-modulus liquid glass is used as a sublayer, the proposed method provides a softer curing mode of the sublayer, which is characterized by a lower viscosity of the binder, as a result of which there is no significant shrinkage and loss of strength in the cured coating. Such processing promotes additional activation of the substrate and increases the adhesion and plasticity of the bond of the composition layer with the substrate.
Для исключения образования поверхностной пленки подслоя его в течение времени жизнеспособности обрабатывают порошкообразным оксидом переходного металла. После этого наносят последовательно слои силикатной композиции, подготовленной указанным выше образом. To prevent the formation of a surface film of the sublayer, it is treated with powdered transition metal oxide during the pot life. After this, layers of a silicate composition prepared in the manner described above are applied successively.
Экспериментальные исследования показывают, что нанесение композиции в один прием с термообработкой слоя при фиксированной температуре (в жестком режиме) приводит к интенсивному испарению влаги, содержащейся в связующем, резкому растрескиванию покрытия с нарушением однородности структуры. Вследствие этого отвержденное покрытие не обеспечивает эффективной защиты от высокотемпературных факторов среды. Experimental studies show that applying the composition in one step with heat treatment of the layer at a fixed temperature (in hard mode) leads to intense evaporation of moisture contained in the binder, a sharp cracking of the coating with a violation of the uniformity of the structure. Consequently, the cured coating does not provide effective protection against high-temperature environmental factors.
Проведение послойного нанесения композиции на металлические изделия в условиях ступенчатой термообработки с главным подъемом температуры на каждой ступени от нормальной до температуры кипения воды с выдержкой на каждой ступени не менее 2-х часов обеспечивает высокие термостойкость, стойкость к воздействию открытого огня (индекс распространения пламени не более 1,5-2,0) и воздействию повышенной влажности при пожаротушении. Такие условия создают плавный режим удаления свободной влаги из низших слоев покрытия, их сушку и отверждение. Carrying out layer-by-layer application of the composition to metal products under the conditions of stepwise heat treatment with a main temperature increase at each stage from normal to boiling point of water with an exposure at each stage for at least 2 hours provides high heat resistance, resistance to open fire (flame spread index no more than 1.5-2.0) and exposure to high humidity during fire fighting. Such conditions create a smooth mode of removal of free moisture from the lower layers of the coating, their drying and curing.
Нанесение лицевого слоя композиции проводят в режиме термообработки каждого слоя, а затем дополнительно термообрабатывают его при 100oС, а затем при 300oС с выдержкой на каждой степени не менее 2-х часов. Это способствует не только сушке, но и упрочнению на фоне завершения процессов фазового золь-гель перехода (по кремниевой составляющей связующего) и приведение в равновесие адгезионно-когезионных взаимодействий.The application of the front layer of the composition is carried out in the heat treatment mode of each layer, and then it is additionally heat treated at 100 ° C, and then at 300 ° C with an exposure of at least 2 hours on each degree. This contributes not only to drying, but also to hardening against the background of the completion of the processes of the phase sol-gel transition (along the silicon component of the binder) and balancing the adhesive-cohesive interactions.
Наличие в составе наполнителя оксидов щелочноземельных металлов способствует связыванию свободной влаги композиции и повышению однородности структуры слоя покрытия. Включение в состав наполнителя оксидов переходных металлов приводит к повышению термостойкости, стойкости к расплавам металлов и адгезии к металлической подложке. The presence of alkaline earth metal oxides in the filler promotes the binding of the free moisture of the composition and an increase in the uniformity of the structure of the coating layer. The inclusion of transition metal oxides in the filler leads to an increase in heat resistance, resistance to molten metals and adhesion to a metal substrate.
Таким образом, использованные в предлагаемом способе силикатной композиции на основе жидкого стекла в качестве связующего и порошкообразного наполнителя на основе огнеупорных оксидов щелочноземельных и переходных металлов с послойным нанесением композиции в условиях ступенчатой термообработки покрытия обеспечивает высокую эффективность защитного покрытия с более высокими термостойкостью, стойкостью к воздействию открытого пламени, влагостойкостью и стойкостью к воздействию расплавов металлов. Thus, the silicate composition based on liquid glass used in the proposed method as a binder and powder filler based on refractory oxides of alkaline earth and transition metals with layer-by-layer application of the composition under conditions of stepwise heat treatment of the coating provides a high efficiency protective coating with higher heat resistance and resistance to open flame, moisture resistance and resistance to metal melts.
Возможность промышленного применения предлагаемого способа может быть подтверждена следующими примерами. The possibility of industrial application of the proposed method can be confirmed by the following examples.
Пример 1. Example 1
Сначала готовят смесь порошков оксидов кальция, магния и хрома, которые высушивают и измельчают до дисперсности 1,0•10-5 м. Затем смешивают расчетное количество смеси порошков оксидов металлов с водным раствором натриевого стекла с модулем 2,66, плотность 146 кг/м3 (ГОСТ 13078-81).First, a mixture of powders of calcium, magnesium and chromium oxides is prepared, which are dried and ground to a particle size of 1.0 • 10 -5 m. Then, the calculated amount of a mixture of powders of metal oxides with an aqueous solution of sodium glass with a module of 2.66 is mixed, density 146 kg / m 3 (GOST 13078-81).
В условиях данного примера компоненты берут из расчета на 100 мас.ч. силикатного связующего - 40 мас.ч. смеси оксидов щелочноземельных и переходных металлов. In the conditions of this example, the components are taken based on 100 parts by weight of silicate binder - 40 parts by weight mixtures of oxides of alkaline earth and transition metals.
Затем готовят образцы из стали марок 12Х18Н10Т, подвергая их механической очистки путем пескоструйной обработки, снимающей основной слой оксидной пленки и прилегающий слой подложки, после чего обезжиривают ее ацетоном или этилацетатом. Сразу после этого наносят подслой из жидкого стекла с модулем 2,66, затем в течение времени жизнеспособности напыляют слой оксида переходного металла, например оксида хрома, после чего на слой оксида наносят подготовленную композицию из жидкого стекла с модулем 2,66 и смеси оксидов переходных и щелочноземельных металлов, в качестве которых используют соответственно оксиды хрома, кальция и магния при следующем соотношении, мас.%:
Cr2O3 - 15
CaO - 10
MgO - 15
Na2SiO3 • n SiO2 - Остальное
Пример 2.Then samples are prepared from steel of grades 12X18H10T, subjected to mechanical cleaning by sandblasting, which removes the main layer of the oxide film and the adjacent layer of the substrate, after which it is degreased with acetone or ethyl acetate. Immediately after this, a layer of liquid glass with a module of 2.66 is applied, then a layer of a transition metal oxide, for example chromium oxide, is deposited during the pot life, after which a prepared composition of liquid glass with a module of 2.66 and a mixture of transition and alkaline earth metals, which are used, respectively, oxides of chromium, calcium and magnesium in the following ratio, wt.%:
Cr 2 O 3 - 15
CaO - 10
MgO - 15
Na 2 SiO 3 • n SiO 2 - Else
Example 2
То же, что в примере 1, но образцы выполнены из титана. The same as in example 1, but the samples are made of titanium.
Пример 3. Example 3
То же, что в примере 3, но соотношение оксидов щелочноземельных и переходных металлов составляет 1:1,5 соответственно. The same as in example 3, but the ratio of oxides of alkaline earth and transition metals is 1: 1.5, respectively.
Пример 4. Example 4
То же, что и в примере 1, но в качестве смеси оксидов щелочноземельных и переходных металлов используют соответственно следующие оксиды, мас.%:
MgO - 10
ZnO - 15
ZrO2 - 15
Na2SiO3 • n SiO2 - Остальное
Пример 5.The same as in example 1, but as a mixture of oxides of alkaline earth and transition metals, respectively, use the following oxides, wt.%:
MgO - 10
ZnO - 15
ZrO 2 - 15
Na 2 SiO 3 • n SiO 2 - Else
Example 5
То же, что в примере 1, но в качестве смеси оксидов щелочноземельных и переходных металлов используют смесь следующих оксидов, мас.%:
CaO - 10
ZnO - 15
Zr2O3 - 15
Na2SiO3•n SiO2 - Остальное
Пример 6.The same as in example 1, but as a mixture of oxides of alkaline earth and transition metals using a mixture of the following oxides, wt.%:
CaO - 10
ZnO - 15
Zr 2 O 3 - 15
Na 2 SiO 3 • n SiO 2 - Else
Example 6
То же, что и в примере 1, но в качестве жидкого стекла используют калийное стекло, а в качестве смеси оксидов используют смесь следующих оксидов щелочноземельных и переходных металлов, маc.%:
MgO - 10
Cr2O3 - 15
ZrO2 - 15
K2SiO3•n SiO3 - Остальное
Пример 7.The same as in example 1, but potassium glass is used as liquid glass, and a mixture of the following alkaline earth and transition metal oxides, wt.%, Is used as a mixture of oxides:
MgO - 10
Cr 2 O 3 - 15
ZrO 2 - 15
K 2 SiO 3 • n SiO 3 - Else
Example 7
То же, что в примере 1, но подслой из оксида переходного металла выполнен из оксида цинка. The same as in example 1, but the sublayer of transition metal oxide is made of zinc oxide.
Пример 8. Example 8
То же, что и в примере 1, но подслой из оксида переходного металла на применен, при этом резко падает жизнеспособность слоя, которая в опыте составляла величину, ограниченную временем образования пленки на слое жидкого стекла - 5 минут, тогда как после нанесения оксида переходного металла время жизнеспособности увеличилось до 12-15 минут, что составляет величину операционного времени нанесения следующего слоя композиции. The same as in example 1, but the sublayer of transition metal oxide was not applied, and the layer viability sharply decreases, which in the experiment was a value limited by the film formation time on the liquid glass layer - 5 minutes, whereas after applying the transition metal oxide pot life increased to 12-15 minutes, which is the value of the operational time of application of the next layer of the composition.
Как это подтверждено примерами реализации, предлагаемый способ обеспечивает более высокие термостойкость (1000oС), стойкость к расплаву алюминия (660oС), стойкость к воздействию пламени и влагостойкость, адгезию к подложке, чем в способе-прототипе.As confirmed by examples of implementation, the proposed method provides higher heat resistance (1000 o C), resistance to molten aluminum (660 o C), flame resistance and moisture resistance, adhesion to the substrate than in the prototype method.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98112566A RU2186809C2 (en) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | Method of manufacturing heat-resistant silicate coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98112566A RU2186809C2 (en) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | Method of manufacturing heat-resistant silicate coating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98112566A RU98112566A (en) | 2000-03-27 |
| RU2186809C2 true RU2186809C2 (en) | 2002-08-10 |
Family
ID=20207913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98112566A RU2186809C2 (en) | 1998-06-26 | 1998-06-26 | Method of manufacturing heat-resistant silicate coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2186809C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2622425C1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-15 | Акционерное общество "Казанский химический научно-исследовательский институт" | Energy saving method for producing laminate coating of low fire hazard |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2066336C1 (en) * | 1991-05-24 | 1996-09-10 | Полехин Юрий Яковлевич | Composition for manufacture of protective coat and method of protective coating |
-
1998
- 1998-06-26 RU RU98112566A patent/RU2186809C2/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2066336C1 (en) * | 1991-05-24 | 1996-09-10 | Полехин Юрий Яковлевич | Composition for manufacture of protective coat and method of protective coating |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2622425C1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-06-15 | Акционерное общество "Казанский химический научно-исследовательский институт" | Energy saving method for producing laminate coating of low fire hazard |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12319629B2 (en) | Silicon oxycarbide environmental barrier coating | |
| JP4395359B2 (en) | System and method for forming low temperature cured ceramic coatings for high temperature applications | |
| NL194439C (en) | Material mixture for forming a refractory mass. | |
| EP1494981B1 (en) | Protection against oxidation of parts made of composite material | |
| DE3128981C2 (en) | Mixture for use as a thermal barrier coating | |
| JP3177915B2 (en) | Articles and methods having a support with a surface barrier layer | |
| RU2506251C2 (en) | Method of obtaining self-restoring layer on component from composite carbon/carbon material | |
| US5006419A (en) | Structural component made of a titanium alloy and covered by a protective coating and method for producing the coating | |
| KR20070075271A (en) | Thermal barrier coating composition, method of application thereof and article coated with same | |
| FR2508026A1 (en) | REFRACTORY MINERAL COMPOSITIONS BASED ON POWDERED MINERAL OXIDES | |
| EP1581460A2 (en) | Porcelain enamel having metallic appearance | |
| US20220118654A1 (en) | Anti-ablative coating material for resin-based composite material and preparation method therefor | |
| CN104193173A (en) | Heat-insulating coating material for firing enamel on surface of titanium alloy and preparation method thereof | |
| CN100406614C (en) | A Spraying Technology of Magnesium Alloy Surface Protective Layer | |
| RU2186809C2 (en) | Method of manufacturing heat-resistant silicate coating | |
| CN1457936A (en) | Anti-oxidation composite coating of plane carbon brake disc and its preparing method | |
| US2749254A (en) | Protective coating method | |
| US2857292A (en) | Process for applying protective metallic coatings | |
| RU2191221C2 (en) | Silicate composition for manufacture of heat-resistant coating | |
| CN101445702A (en) | Protective coating layer for resisting laser ablation and preparation method thereof | |
| US6060114A (en) | Process for applying waterproof ceramic coating compositions | |
| US3677796A (en) | Protective coating to inhibit oxidation and/or carburization of metallic surfaces | |
| JPH10259469A (en) | Sealing treatment of thermal spray coating | |
| HK1068602A (en) | System and method for forming a low temperature cured ceramic coating for elevated temperature applications | |
| TW201702204A (en) | Metal component and method for the production thereof |