Композиция для получения углеродной основы под силицирование

Композиция для получения углеродной основы под силицирование

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

O Il И C А Н И Е 975572

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Допол интел ьное к а вт. с вид- ву— (22) Заявлено 21.02.78 (21) 2582943/23-05 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

С 0! В 3!/04

F 16 С 33/! 6

Гвсудэрстаавлмк камитат (53) УДК 546.26 (088.8) Опубликовано 23.1 !.82. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 28.11.82 пе делам изабретеиий и еткрмтий (72) Авторы изобретения

В. И. Костиковй И. Кошелев, В.Д. Телегин, А. С. Тарабанов, Е. М. Татиевская и Л. И. Косова

Ф г (71) Заявитель (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕРОДНОЙ

ОСНОВЫ ПОД СИЛИЦИРОВАНИЕ

10 — 12

12 — 14

9 — ll

5 — 6

Остальное

А40

СаО

Мдо Ма х0

810 а

65 — 85

l 2 — 30

3 — 5

Изобретение относится к созданию кон.струкционных углеродных силицированных материалов, которые могут быть использованы в машиностроении и других отраслях промышленности, а именно в качестве подшипников скольжения и торцовых уплотнений в центробежных насосах и оборудовании, транспортирующих жидкие среды: агрессивные и содержащие абразивные при. меси.

Наиболее близкой к предложенной является углеродная силицированная композиция, включающая 70 — 90 вес. 0 углеродного на пол н ителя и 10 — 30 вес.% связующего-фенолформальдегидной смолы, например пульвербакелита tl).

Недостатком данной композиции является низкая стойкость к действию агрессивных жидких сред.

Цель изобретения — увеличение стойкости к агрессивным жидкостям силицированного материала.

Указанная цель достигается тем, что в состав основы под силицирование, изготовленной на основе углеродного наполнителя и пульвербакелита, вводят ситалл состава, вес%: при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Углеродный наполнитель

Пульвербакелит

Ситалл

Улеродный наполнитель в виде шихты, состоящей из смеси графитированного и обожженного порошков с величиной частиц 0,01 — 0,5 мм произвольного соотношения обеспечивает основе заданную плот20 ность 1,25 — 1,28 г/см з и величину пор, что способствует качественной пропитке кремнием и образованию в период термической обработки карбидной фазы SiC— наиболее прочной, износо-и коррозионностойкой.

9755?2

Углеродное волокно обеспечивает материалу увеличение ударной вязкости (до 20 кгссм/см ) и коррозионной стойкости.

Использование смеси углеродных наполнителей: порошка и волокна при весовом соотношении 1:1 — 1:5 обеспечивает углеродной основе высокую ударную вязкость и вызывает эффект трехмерного объемного упрочнения композиции.

Введение в основу ситалла способствует резкому увеличению стойкости конечного материала при работе в растворах щелочей и кислот.

Приведенное соотношение компонентов является оптимальным и обеспечивает достижение наилучших свойств конечного материала при данном составе.

Уменьшение содержания наполнителя от заданного приводит к увеличению плотности.

Введение связующего — пульвербакелита свыше максимального предела приводит, как правило, к растрескиванию углеродной основы в процессе термической обработки, а меньше нижнего предела — делает ее малопрочной и непригодной к дальнейшей операции — пропитке кремнием.

При использовании в качестве наполнителя углеродного волокна в сочетании с углеродным порошком наилучшие результаты достигаются, если их соотношения находятся в пределах 1:1 до 1:5. При этом содержание волокна в углеродной основе свыше указанных пределов в значительной степени усложняет операции приготовления композиции, меньше указанных пределов— снижается эффект трехмерного упрочнения, Добавка ситалла в углеродную основу больше 5О/p приводит к ухудшению характеристик трения — повышается коэффициент трения, содержание его в основе менее 3 /О снижает коррозионную стойкость в агрессивных жидкостях.

Высокую химическую стойкость ситалла оп редел яет стеклофаза альбито eoro состава (Na O А1 0з.3 SiO ). В процессе термической обработки основы образуется фаза состава диопсида (CaO MgO 2$10 ), обладающая также высокой химической стойкостью. Из приведенных компонентов готовят пресс-массу, прессуют изделия, термически- обрабатывают и пропитывают кремнием.

Пример 1. Углеродный порошок 60 вес. /О с частицами 0,01 — 0,5 мм, пульвербакелит

39 вес. /О, просеянный через сито с величиной ячеек 0,28 мм, и порошок ситалла (состав, вес.о/p. А1.205»!О; СаО 12; Ng09;

Na> О 5) с величиной частиц 20 — 50 мкм смешивают 15 мин. Полученную пресс-массу прессуют в пресс-форме при 170 С и давлении 100 кгс/см . Заготовки или изделия обжигают при 1000 С в нейтральной среде. Скорость подъема температуры

50 С/ч, выдержка при конечной температуре — - ч. Охлаждают изделия совместно с печью 10 ч до комнатной температуры.

Обожженные изделия пропитывают жидким кремнием при 2000 †21 С в вакууме или в атмосфере аргона. Скорость подъема температуры 00 С/ч, выдержка при конечной температуре 20 мин. Охлаждают изделия совместно с печью до комнатной температуры 2,5 ч.

Пример 2. Углеродный порошок 65 вес.о/p. ситалл 5 вес.о/p (состав по примеру ) смешивают с пульвербакелитом в количестве 30 вес.о/О. Изделия получают по технологии, описацной в примере 1.

Пример 3. Углеродный порошок 76 вес.о/о, ситалл 4 вес. /p (соста ва вес.о/p, А1 0з 1 1; !

5 СаО 13; MgO 10; МадО 6) смешивают с 20 вес.о/p пульвербакелита. Изделия получают по технологии, описанной в примере 1.

Пример 4. Углеродный порошок 85 вес.о/p ситалл 3 вес. /p (состав по примеру 1)

"смешивают с 12 вес.о/о пульвербакелита.

Изделия получают по технологии, описанной в примере 1.

Пример 5. Углеродный порошок 90 вес.о/О. смешивают с 9 вес.о/p пульвербакелита. Изделия получают по технологии, описанной

25 в примере l. Материал основы имеет низкую механическую прочность. Для пропитки кремнием не пригоден.

В табл. 1 приведены свойства силицированного материала по известному и предло30 женному составам (примеры 1 — 5).

Пример 6. Углеродное волокно длиной

5 — 60 мм в количестве 76 вес.о/p, порошок ситалла 4 вес. /p (состав по примеру 1) смешивают с 20 вес.о/о пульвербакелита в растворе денатурированного спирта или ацетоне. Пресс-массу сушат при комнатной температуре 2ч. Последующие технологические операции повторяют в соответствии с примером 1.

Пример 7. Углеродное волокно 60 вес.о/p, порошок ситалла 1 вес.о/p (состав по примеру 3) смешивают с 30 вес. /о пульвербакелита. Изделия получают по технологии, описанной в примере 6.

Пример 8. Углеродное волокно 40 вес. /p., .углеродный порошок 40 вес.о/p, порошок ситалла 4 вес.о/о (состав, вес.о/p.. А1 0э 12;

СаО 14; MgO 11; Na 0 6) смешивают с 16 вес.о/p пульвербакелита. Изделия получают по технологии, описанной в примере 6.

Пример 9.Углеродное волокно 12 вес.о/p, углеродный порошок 60 вес. /p, порошок ситалла 5 вес. /p (состав по примеру 8) смешивают с 23 вес. /p пульвербакелита.

Изделия изготавливают по технологии,описанной в примере 6.

Свойства силицированных основ, изготовленных по примерам 6 — 9, приведены в табл. 2.

Из табл. 1 и 2, видно, что стойкость к агрессивным жидким средам предлагаемо975572

Ожидаемый экономический эффект (годовой) от эксплуатации химических центробежных насосов, оснащенных элементами трения из предлагаемой силицированной основы, соста вляет не менее 220 тыс. руб. го материала зависит от состава вводимого ситалла и в 3 — 4 раза превосходит аналогичную характеристику известного силицированного материала. При этом прочностные характеристики не ухудшаются.

Таблица 1

Скорость изнашиваУдарная вязкость, кг.см/см

ПлотПример, Р ность ,-/смз ния мм 1000 ч

0,08

1800

13000

2,20

2,0

50000

2,2

0,015

2,35

5500

60000

3, 8000

4 7000

5 1900

0,01

2,50

3,5

40000

2,62

4,2

0,02

2,15

8000

2,0

0,12

Известный способ

2000-8000 2,4

12000

3711

0,09 Ресурс работа рассчитан из условия износа рабочей поверхности на глубину 1 мм.

Величину износа определяют с помощью микронной индикаторной головки с ценой деления 0,001 мм.

Т а б л и ц а 2

Скорость изнашиваУдарная вязкость кг см/см

ПлотПример, Р ность, г/смз ния, мм/1000 ч

46000

О, 02

2,65

8000

22,0

11000

16,0

2,60

0,1

7200

38000

2,45

6500

9,0

56000, 6,0

2,40

4800

2,4-4,1 3,7-11

12000

2000-8000

Известный способ

Предел прочности при сжатии, кгlсм

Предел прочности при сжатии, ace/

0,026

0,017

0,08-0, 1

Ресурс работы, Ц

Ресурс работы, ч

975572

Фо рм ула изобретения

Составитель В. Гродзовская

Техред И. Верес Корректор В. Прохненко

Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор П. Коссей

Заказ 8268/32

1. Композиция для получения углеродной основы под силицирование, включаюшая углеродный наполнитель и пульвербакелит, отличающаяся те м, что, с целью увеличения стойкости к агрессивным жидкостям силицированного материала на ее основе, она дополнительно содержит ситалл состава, вес.о/<..

А40з 10 — 12

Са0 12-1 4

М О

Nà 0

К 9 — 11

5 — 6

Остальное при следуюшем соотношении компонентов, вес. /< ....

Углеродный наполнитель 65 — 85

Пульвербакелит 12 — 30

Ситалл 3 — 5

2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве углеродного наполнителя она содержит углеродный порошок с величиной частиц 0,01 — 0,5 мм.

3. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве углеродного наполнителя она содержит углеродное волокно.

4. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве углеродного наполнителя она содержит смесь углеродного волокна с углеродным порошком в весовом соотношении 1:1 — !:5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

Лгв 414841, кл. С 01 В 31/04, 1971.