способ получения термостойкого силикатного покрытия
Классы МПК: | C09D1/02 силикатов щелочных металлов C09D5/18 огнеупорные краски B05D1/36 последовательное нанесение жидкостей или других текучих веществ, например без промежуточной обработки B05D7/14 на металл, например на поверхность кузовов автомобилей |
Автор(ы): | Симонов Н.А., Кашинцева Г.Н., Амеличкина Н.А., Гусакова А.Н. |
Патентообладатель(и): | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно- исследовательский институт экспериментальной физики, Министерство Российской Федерации по атомной энергии |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-06-26 публикация патента:
10.08.2002 |
Использование: силикатная промышленность, защитные силикатные покрытия, теплоизоляция. Сущность изобретения: предварительно готовят отверждающуюся композицию, для чего смешивают силикатное связующее и огнеупорный наполнитель. Композиция содержит жидкое стекло с модулем 2,6-3,0 в качестве связующего и оксиды щелочноземельных и переходных металлов в качестве порошкообразного огнеупорного наполнителя с дисперсностью 1,0
10-5 м. Композицию послойно наносят на подготовленную механической обработкой подложку. Перед нанесением слоев композиции подложку обрабатывают подслоем из жидкого стекла, который в течение времени жизнеспособности опудривают порошком из оксидов щелочноземельных металлов. Каждый слой композиции наносят при плавном подъеме температур от нормальной до температуры кипения воды. Лицевой слой композиции наносят при температуре от 100-300oС. Выдержка на каждой ступени не менее 2 ч.

Формула изобретения
Способ получения термостойкого силикатного покрытия, включающий 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, отличающийся тем, что подготовку поверхности металлических изделий ведут путем механического удаления окисного слоя с прилегающим к нему поверхностным слоем чистого металла, для нанесения подслоя на подготовленную поверхность металлических изделий 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 щелочноземельных металлов, характеризующихся дисперсностью не более 1,0
Описание изобретения к патенту
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. 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. Недостатком известного способа является наличие в покрытии металлов, обладающих высокими электропроводными и теплопроводными свойствами, в связи с чем эффективность теплозащиты понижена. 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. 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. 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. 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. 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

Cr2O3 - 15
CaO - 10
MgO - 15
Na2SiO3

Пример 2. То же, что в примере 1, но образцы выполнены из титана. Пример 3. То же, что в примере 3, но соотношение оксидов щелочноземельных и переходных металлов составляет 1:1,5 соответственно. Пример 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

Пример 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

Пример 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

Пример 7. То же, что в примере 1, но подслой из оксида переходного металла выполнен из оксида цинка. Пример 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. 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.
Класс C09D1/02 силикатов щелочных металлов
Класс C09D5/18 огнеупорные краски
Класс B05D1/36 последовательное нанесение жидкостей или других текучих веществ, например без промежуточной обработки
Класс B05D7/14 на металл, например на поверхность кузовов автомобилей