способ получения упрочняющего покрытия на пористых материалах

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УПРОЧНЯЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ НА ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛАХ, включающий нанесение на поверхность изделия экзотермического состава, содержащего оксид кремния, алюминий и водный раствор жидкого стекла, сушку и нагрев, отличающийся тем, что состав содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.

Оксид кремния 42,0 25,6

Алюминий 14,4 16,0

1-3%-ный Водный раствор жидкого стекла Остальное

после сушки при комнатной температуре дополнительно выдерживают при 100-120^oС в течение 2-3 ч, а затем инициируют химическое горение путем нагрева до 650-750^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению упрочняющих покрытий на пористых, например, теплоизоляционных материалах, и может быть использовано в теплотехнической, энергетической промышленности, строительстве и т.д.

Задача изобретения повышение эксплуатационных свойств изделий из пористого материала.

На поверхность изделия наносят состав, включающий следующие компоненты, мас.

Оксид 24,0-25,6

Алюминий 14,4-16,0

1-3%-ный водный

раствор жидкого стекла Остальное сушат при комнатной температуре, выдерживают в течение 2-3 ч при 100-120^оС, а затем инициируют технологическое горение при 650-750^оС.

Горение обеспечивает высокую степень завершенности реакций синтеза огнеупорных фаз, их сцепления с подложкой, равномерность распределения состава по сколь угодно большой поверхности. За счет свойств образованных в процессе горения продуктов и их прочности, монолитности и надежности (за счет реакции) с подложкой обеспечиваются влагостойкие, огнеупорные и упрочняющие свойства покрытия.

В результате горения образуются следующие продукты: муллит, корунд, силлиманит. Это показал термодинамический расчет и рентгенофазный анализ.

Исследование механизма сцепления с подложкой показало, что сцепление происходит за счет химического взаимодействия покрытия с микроскопическим слоем подложки и проникновением и реакцией состава покрытия в порах подложки.

Использование смеси оксида кремния с алюминием в составе приводит к реакции 2SiO₂ + 6Al 2 SiO₂ 3Al₂O₃. Так как проведение этой реакции при обычных условиях затруднено, процесс проводят при 650^оС, выделяющееся тепло при реакции невелико, поэтому не влияет существенно на температуру печи.

Способ осуществляют следующим образом. Готовую шихту увлажняют 1-3% раствором жидкого стекла в воде до состояния жидкой сметаны и наносят на поверхность изделия кистью или пульверизатором слоем толщиной 1,5-2 мм. Введение жидкого стекла дает возможность увеличивать вязкость состава и придает прочность высушенному покрытию до проведения синтеза. Сушат. Быстрое обезвоживание в печах ведет к растрескиванию покрытия и нарушению целостности. Если в результате сушки при нормальных условиях (Т 20-30^оС, Р 1 атм) образовались нитевидные трещины, то они легко закрываются нанесением тонкого слоя шихты или, если их не закрывать, то после прохождения синтеза они не влияют на качество покрытия, т.е. после синтеза трещины не увеличиваются и адгезия не ухудшается, состав не изменяется, и прочность не уменьшается. Изделие с нанесенным высушенным слоем массы помещают в печь и нагревают до 100-120^оС для выведение связанной воды из жидкого стекла. Затем после охлаждения изделие помещаются в печь и нагревается до 650-750^оС для проведения процесса. После прохождения процесса горения по всей поверхности массы получается прочное, плотное, твердое, однородное, монолитное покрытие на изделии.

Ниже 650^оС процесс горения может не пойти и, естественно, покрытие не получится.

Температура выше 750^оС ведет к увеличению энергозатpат, удорожанию, а для процесса нет необходимости, так как процесс синтеза ухе произошел при темпеpатуpе ниже 750^оС.

Покрытие получают однородным, прочным, пылевлагонепроницаемым, термостойким, прочно связанным с подложкой.

П р и м е р 1. Нанесение покрытия на ШВП (шамотно-волокнистая плита).

Смешивают в смесителе состав, состоящий из (мас.) оксида кремния 25, алюминия 15, жидкого стекла остальное. В качестве жидкого стекла берут 2-3% раствор жидкого стекла в воде. Наносят равномерным слоем на плиту из ШВП слоем толщиной 2-2,5 мм, сушат при комнатной температуре до полного высыхания. Помещают в печь и нагревают до 120^оС для выведения связанной воды из жидкого стекла и выдерживают в течение 2-3 ч. Затем помещают в печь и нагревают до 650-750^оС. Происходит самовоспламенение и в результате реакции на поверхности плиты остается покрытие толщиной 2-2,5 мм, прочное, термостойкое, пожаробезопасное, влагостойкое, пыленепроницаемое. При испытании на прочность сцепления ударом разрушается сама плита, колется, крошится, но покрытие отрывается со слоем плиты. Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 2. Нанесение покрытия на шамот.

Так как шамотные плиты обладают одним большим недостатком это большая открытая пористость и за счет этого влагонепроницаемость. Данное покрытие за счет высокой плотности и малой пористости делает шамот влагонепроницаемым. Для этого смешивают в смесителе состав, состоящий из (мас.) оксида кремния 24, алюминия 16, жидкого стекла остальное.

В качестве жидкого стекла берут 2-3% раствор жидкого стекла в воде. Наносят равномерным слоем кисточкой или пульверизатором на шамотную плиту толщиной 1-2 мм. Сушат при комнатной температуре до полного высыхания. Помещают в печь и нагревают до 120^оС для выведения связанной воды из жидкого стекла. Затем помещают в печь и нагревают до 650-750^оС, где происходит реакция. Происходит самовоспламенение и в результате реакции на поверхности плиты остается покрытие толщиной 1-2,0 мм, прочное, термостойкое, пожаробезопасное, влагостойкое, пыленепроницаемое. При испытании на прочность сцепления ударом разрушается шамот, но покрытие не откалывается, крошится вместе с плитой.

П р и м е р 3. Нанесение покрытия на термоизоляционную плиту из прессованного муллита.

Смешивают в смесителе состав, состоящий из (мас.) оксида кремния 25,6, алюминия 14,4, жидкого стекла остальное.

В качестве жидкого стекла берут 2-3% раствор жидкого стекла в воде. Наносят равномерным слоем кисточкой или пульверизатором на плиту из прессованного муллита толщиной 2-3 мм. Сушат при комнатной температуре до полного высыхания. Помещают в печь, нагревают до 120^оС и выдерживают 2-3 ч для выведения связанной воды из жидкого стекла. Затем помещают в печь и нагревают до 650-750^оС, где и происходит реакция. Происходит самовоспламенение и в результате реакции на поверхности плиты остается покрытие толщиной 2-3 мм, прочное, термостойкое, пожаробезопасное, влагостойкое, пыленепроницаемое. При испытании на прочность ударом разрушается плита из прессованного муллита, а покрытие не отрывается.