Наукові засади формування захисних покриттів поліфункціональної дії на основі системи Al2O3-ZrO2-SiO2 (стр. 4 )

Нами встановлено, що внаслідок контактної взаємодіфузії на межі покриття-підкладка при нагріванні до 1573 К утворюються перехідні зони та нові фази, які є основними чинниками формування якісного захисного покриття (рис. 14).

покриття®

перехідний®

шар

підкладка®

а б

Рис. 14. Утворення перехідного шару на межі контакту підкладка-покриття на основі композицій системи КО-08-Al2O3-ZrO2 без додатків (а), з легкоплавким додатком (б) при нагріванні до температури 1573 К на сплаві ОТ-4 (х 12000)

Системний підхід до вибору наповнювача і зв’язки для досягнення відповідних, достатньо обґрунтованих електрофізичних властивостей підтверджує використання розроблених композицій для захисту конструкційних матеріалів, які можуть експлуатуватися в електронебезпечних умовах та дії високих температур (табл. 1).

Таблиця 1

Зміна електроопору (МОм) покриттів після ствердіння

(товщина покриття – 0,3...0,4 мм)

№ з/п	Покриття на основі композиції системи	Матеріал підкладки	Електроопір при напрузі	№ з/п	Покриття на основі композиції системи	Матеріал підкладки	Електроопір при напрузі
500 В	1000 В	500 В	1000 В
1	KO-08-Al2O3	АМг-6 ОТ-4 ХН78Т	1000 4000 4000	пробій 4000 4000	7	Склад 6 + ТiO2	09Г2С ОТ-4 ХН78Т	4000 4000 4000	4000 4000 4000
2	KO-08-Al2O3-ZrО2	09Г2С ОТ-4 ХН78Т	4000 4000 4000	4000 4000 4000	8	К-2104 -Al2O3	09Г2С ОТ-4 ХН78Т	2000 2000 2000	200 300 400
3	Склад 2 + ТiO2	09Г2С ОТ-4 ХН78Т	4000 4000 4000	4000 4000 4000	9	К-2104 - Al2O3 - каолін	09Г2С ОТ-4 ХН78Т	2000 2000 2000	400 500 700
4	Склад 2 + MgO	09Г2С ОТ-4 ХН78Т	1000 1000 1000	4000 4000 4000	10	КО-978 - Al2O3 - ZrО2	09Г2С ОТ-4 ХН78Т	4000 4000 4000	3000 3000 3000
5	Склад 2 + л/д	09Г2С ОТ-4 ХН78Т	500 600 380	пробій пробій пробій	11	КО-978 -Al2O3 - ZrО2 - каолін	09Г2С ОТ-4 ХН78Т	4000 4000 4000	1000 1500 1500
6	Склад 2 + каолін	09Г2С ОТ-4 ХН78Т	3000 3000 3000	3000 3000 3000

Надзвичайно важливою характеристикою покриттів є їх теплопровідність, що визначає захисну здатність під час нагрівання і дозволяє встановити температурні інтервали їх використання.

Експериментально встановлено (рис. 15), що у покриттях при нагріванні до температури 873 К відбуваються зміни молекулярної структури полімеру та зростання пористості.

Рис. 15. Залежність коефіцієнта теплопровідності від температури нагрівання наповнених силіцій-елементоорганічних покриттів на основі композицій системи: 1- КО-08-Al2O3; 2 - КО-08-Al2O3-ZrO2; 3- КО-978-Al2O3; 4- КО-08-Al2O3-ZrO2+л/д; 5 - КО-08-Al2O3-ZrO2-каолін; 6 - К - 2104-Al2O3-каолін

Підвищення значення коефіцієнта теплопровідності при нагріванні вище від 873 К відбувається внаслідок збільшення вмісту кристалічних фаз та їх взаємодії між собою із утворенням мулітової та цирконової фаз.

Дослідженнями встановлено, що при використанні розроблених композицій для захисних покриттів та для підвищення їх високотемпературної довговічності та термостійкості доцільно вводити оксидні та силікатні додатки (табл. 2).

Таблиця 2

Термостійкість матеріалів з покриттям

№ з/п	Покриття на основі композицій системи	Термостійкість, цикли
на сплаві 09Г2С	на сплаві ОТ-4
1	КО-08 - Al2O3-ZrO2	4-5	7-9
2	КО-08 -Al2O3- ZrO2-TiO2 (2)	7-8	8-10
3	КО-08 -Al2O3- ZrO2-МgО (2)	9-10	9-11
4	КО-08 -Al2O3- ZrO2+л/д (10)	12-14	14-15
5	Склад 1 +каолін (20)	10-11	10-12
6	Склад 1 + каолін + ТіО2 (2)	11-12	11-13
7	К-2104 - Al2O3	6-7	8-10
8	К-2104- Al2O3+каолін (20)	9-11	11-13
9	КО-978 - Al2O3- ZrO2	7-9	7-9
10	КО-978 - Al2O3- ZrO2+каолін (20)	11-12	12-14
11	КО-978 - Al2O3- ZrO2-TiO2 (2)	9-10	12-14
12	КО-978 - Al2O3- ZrO2+ л/д (10)	15-16	16-18

Особливо важливим для об’єктів досліджень є значення жаростійкості підкладки, як у часі, так і при довготривалій дії високих температур. Проведеними дослідженнями доведено (рис. 16), що захисні покриття на основі наповнених алюмінію та цирконію (IV) оксидами силіційелементоорганічних сполук збільшують корозійну стійкість підкладок у 1,5…2,9 рази.