ГРАФИТСОДЕРЖАЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИЦИРОВАННЫХ ГРАФИТСОДЕРЖАЩИХ ИЗДЕЛИЙ

ГРАФИТСОДЕРЖАЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИЦИРОВАННЫХ ГРАФИТСОДЕРЖАЩИХ ИЗДЕЛИЙ


RU (11) 2174947 (13) C1

(51) 7 C01B31/04, C01B31/36 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2000102869/12 
(22) Дата подачи заявки: 2000.02.09 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.02.09 
(45) Опубликовано: 2001.10.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: GB 1437178 A, 16.05.1976. SU 975572 A, 28.11.1982. SU 393208 A, 28.12.1973. RU 2033404 С1, 20.04.1995. RU 2069206 С1, 20.11.1996. GB 2045737 A, 02.11.1980. US 4019913 A, 26.04.1977. 
(71) Заявитель(и): Кошелев Юрий Иванович 
(72) Автор(ы): Смирнов Л.Н.; Кошелев Ю.И.; Кошелев В.Ю.; Шибалов С.Н.; Семенов О.Н.; Аберяхимов Х.М.; Костиков В.И. 
(73) Патентообладатель(и): Кошелев Юрий Иванович 
Адрес для переписки: 113834, Москва, Раушская наб., 4/5, ПК "Агенство по патентной информации", А.Ю.Скибневскому 

(54) ГРАФИТСОДЕРЖАЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИЦИРОВАННЫХ ГРАФИТСОДЕРЖАЩИХ ИЗДЕЛИЙ 

Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано при получении подшипников, уплотнений насосов, облицовочных плит, волокон. Графитсодержащая композиция содержит, мас.%: графит 2-70; связующее 10-30; карбид кремния остальное. Карбид кремния содержит порошок следующих фракций, мас.%: 250-91 мкм 50-70; менее 90 мкм 30-50. Из этой массы прессуют изделие при давлении 50-120 кгс/см2 в нагретой до 60-90oC пресс-форме. Спрессованное изделие подвергают предварительной термообработке при 300oC, не снимая давления, 15-30 мин. Окончательный обжиг изделий проводят при 950-1100oC в коксовой засыпке 24 ч. Плотность полученного материала 2,82-3,06 г/см3, предел прочности при сжатии 4150-4950 кгс/см2. Изделие имеет повышенную коррозионную стойкость. 1 з.п.ф-лы, 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области производства конструкционных изделий на основе графита, в частности силицированного графита, предназначенного для использования в народном хозяйстве в опорных и упорных подшипниках, подшипниках скольжения, торцовых уплотнениях насосов, перекачивающих различные жидкости, в том числе с абразивными частицами, в производстве облицовочных плит в химическом и металлургическом производствах, в производстве стеклянных и минеральных волокон и т.д.

Известна композиция для получения силицированных огнеупорных изделий, включающая графит (3-35% мас. ), кремний (3,0-12,5% мас.), карбид кремния (1,5-40% мас. ), кокс (20-30% мас. ), фенольное связующее - остальное (авторское свидетельство СССР N 1072398). Силицированный графит, полученный с использованием указанной композиции, имеет достаточно большую долю углеродной составляющей, вследствие плохой силицируемости кокса, а в связи с этим и значительную долю свободного (непрореагировавшего) кремния, что усугубляется ранним введением в исходный состав свободного кремния. Значительное количество свободного кремния в конечном материале (до 25-30% мас.) при использовании, например материала в качестве облицовочных плит, может приводить к его выпариванию из материала, вследствие высокой упругости паров кремния, т.е. к появлению пористости и снижению прочности. Подобная картина имеет место при контакте с агрессивными расплавами, например жидким стеклом или базальтом.

Наиболее близким техническим решением является углеродсодержащая композиция для силицирования, взятая за прототип (заявка Великобритании N 1437178, 1976 г.), включающая углерод, карбид кремния и связующее.

Недостатком известного технического решения является то, что, полученные на основе этой композиции изделия имеют низкую прочность, а также остаточную пористость, что снижает физико-механические характеристики изделий из этой композиции.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, служит повышение плотности, прочности и эрозионной стойкости изделий на базе предлагаемой композиции.

Поставленная задача решается тем, что в качестве углерода используют графит, а также тем, что композиция имеет следующий состав; мас.%

Графит - 20-70

Связующее - 10-30

Карбид кремния - Остальное

при этом карбид кремния вводится в виде порошка фракций: 250-91 мкм 50-70 мас.%; менее 90 мкм 30-50 мас.%.

При этом в качестве связующего может использоваться фенолформальдегидная смола либо пек, взятый в тех же количественных пределах. Пек предпочтительней по сравнению с фенолформальдегидной смолой, так как в значительно меньшем количестве выделяет вредные соединения, в частности канцерогенные фенолы при технологических переделах для получения компактных заготовок.

Карбид кремния, введенный в графитовую шихту, выполняет двойную функцию: заполняет мелкие поры, недоступные проникновению жидкому кремнию в процессе жидкофазной пропитки, во-вторых, частицы карбида кремния являются центрами кристаллизации вторичного карбида кремния, образующегося в процессе высокотемпературной пропитки углеродсодержащей основы.

Таким образом, шихта, состоящая из графитовой крошки и порошка карбида кремния, способствует получению после пропитки жидким кремнием плотных, прочных изделий, представляющих собой сплошную структуру, состоящую преимущественно из карбида кремния. При этом плотность конечных изделий по всему объему изделия выше 2,7 г/см3.

Изделия производят по следующей технологии: искусственный графит (отходы, брак по трещинам и сколам) предварительно дробят на куски размером от 5-10 до 30 мм, затем измельчают в молотковой дробилке, шаровой вибромельнице до размеров частиц 800-1000 мкм, производят рассев на фракции и осуществляют дозирование графитовой шихты в требуемых долях по фракциям, проводят смешение с порошком карбида кремния дозируемым в работающую смесительную машину, куда затем добавляют связующее: фенолформальдегидная смола или пек. Перемешивание шихты проводят в течение 1-2 часов.

Изделия прессуют в пресс-форме нагретой до 60-90oC при давлении 50-120 кгс/см2. Предварительную термообработку проводят в электропечи с рабочей температурой до 300oC, не снимая давления с пресс-формы, в течение 15-30 минут, после чего пресс-форму охлаждают и заготовку или деталь выпрессовывают. Обжиг проводят при 950-1100oC в коксовой засыпке в течение 24 часов.

Пропитку образцов жидким кремнием осуществляют в высокотемпературной вакуумной печи в вакууме не хуже 10-1 мм рт. ст. при температуре 1950oC в течение 15 минут с последующим охлаждением и разгрузкой печи.

В таблице 1 представлены опробованные составы композиций. В качестве связующего в примерах таблицы 1 использовали связующее фенольное порошкообразное (СФП). Аналогичные результаты имеют место при использовании пека, поэтому в таблице они не приводятся.

Некоторые физико-механические свойства полученных композиций после силицирования в сравнении с прототипом приведены в таблице 2.

Коррозионную стойкость силицированных изделий оценивали в среде NaOH при 80oC в течение 1000 часов по ГОСТ 13819-68.

Из таблицы 2 следует, что введение первичного карбида кремния по примерам 1-9 во всех случаях приводит к увеличению плотности по сравнению с прототипом, прочности и коррозионной стойкости, что связано с уменьшением в материале свободного кремния, который вымывается в среде щелочи, и увеличении доли карбида кремния.

Силицированные изделия на основе графитсодержащей композиции, кроме перечисленного, могут быть использованы в качестве форсунок для распыления воздуха с абразивными частицами, горелок в термических газовых печах, протяжек при производстве проволоки и т.д. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Графитсодержащая композиция для получения силицированных изделий, включающая углерод, карбид кремния и связующее, отличающаяся тем, что в качестве углерода используют графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Графит - 20-70

Связующее - 10-30

Карбид кремния - Остальное

2. Графитсодержащая композиция по п.1, отличающаяся тем, что карбид кремния имеет вид порошка со следующим соотношением фракций: 250-91 мкм - 50-70 мас%; менее 90 мкм - 30-50 мас%.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru