СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЯ Российский патент 2000 года по МПК B22C3/00 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для защиты поверхности литейных форм.

Известен способ нанесения покрытия на поверхность литейных форм для литья при пониженном давлении. [1]
На поверхность литейной формы наносят слой грунта на основе оксида магния, а на поверхность грунта наносят слой огнеупора на основе оксида алюминия или оксида циркония.

Недостатком известного способа является дорогостоящая технология получения шликерного покрытия.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ, включающий подготовку поверхности изделия под покрытие, нанесение органосиликатного трехслойного покрытия с подсушкой каждого слоя на воздухе в течение одного часа) и отверждение покрытия по режиму: подъем температуры от 20 до 300^oC со скоростью 1-2 град./мин.; выдержка при 300^oC в течение 3 часов [2].

Литейные формы, покрытые по способу прототипа, после заливки металла имеют рыхлую поверхность с большим содержанием углерода, что ухудшает их качество, тем самым изменяет химический состав и структуру получаемых отливок.

Перед авторами стояла техническая задача улучшить качество литейных форм, а также химический состав и структуру выплавляемых отливок.

Это достигается тем, что в способе получения покрытия на керамических деталях, включающем послойное нанесение покрытия, сушку каждого слоя покрытия при комнатной температуре с последующей термообработкой, в котором внутренний и наружный слои покрытия наносят из алюмохромфосфатного связующего, а промежуточный слой наносят из алюмохромфосфатного связующего и окиси алюминия.

Внутренний и наружный слои покрытия наносят в количестве, обеспечивающем поверхностную плотность 0,05-0,2 кг/м², а промежуточный в количестве, обеспечивающем поверхностную плотность 0,12-0,35 кг/м².

В предлагаемом способе термообработку проводят в три ступени с подъемом температуры:
от комнатной до 100-150^oC на 1 ступени и выдержкой 60 - 90 мин,
до 150-250^oC на 2 ступени и выдержкой 50 - 60 мин,
до 250-350^oC на 3 ступени и выдержкой 30-60 мин.

Авторами установлено, что использование алюмохромфосфатного связующего в предлагаемом количественном соотношении в слоях покрытия и проведение трехступенчатой термообработки в определенном температурном интервале и выдержках при этих температурах позволило получить неожиданный эффект - остеклованную поверхность без трещин и сколов.

Нанесение покрытия проводилось шликерным методом на керамические поверхности литейных форм с последующей термообработкой до 350^oC ступенчато: от комнатной температуры до 100^oC -150^oC на 1 ступени и выдержкой 60-90 мин, далее до 150-250^oC на 2 ступени и выдержкой 50-60 мин, затем до 250-350^oC на 3 ступени и выдержкой 30-60 мин.

На заводские литейные керамические чаши было нанесено покрытие трех составов с последующей термообработкой.

Нанесение первого состава осуществлялось послойно по следующим этапам:
1. Подготовка поверхности перед нанесением (пескоструйная обработка, обдувка сжатым воздухом).

2. Пропитка первым слоем из алюмохромфосфатного связующего в количестве 0,05 кг/м².

3. Сушка на воздухе в течение 20 минут.

4. Нанесение шликерного покрытия из алюмохромфосфатного связующего и окиси алюминия в количестве 0,12 кг/м².

5. Сушка на воздухе в течение 20 минут.

6. Нанесение третьего слоя из алюмохромфосфатного связующего в количестве 0,05 кг/м².

7. Сушка на воздухе в течение 10 минут.

8. Термообработка в три ступени с подъемом температуры: от комнатной до 100-150^oC на 1 ступени и выдержкой 60 - 90 мин, до 150-250^oC на 2 ступени и выдержкой 50 - 60 мин, до 250 -350^oC на 3 ступени и выдержкой 30 - 60 мин.

9. Охлаждение с печью.

10. Контроль качества поверхности готовых изделий.

Нанесение покрытия на литейные чаши второго и третьего составов проводилось аналогично первому.

Сравнительные характеристики составов для нанесения покрытий по предлагаемому способу и способу прототипа приведены в таблице.

Из приведенных в таблице примеров видно, что химический состав отливок, полученных по способу прототипа имеет высокое содержание углерода и водорода, а химический состав отливок, полученных по предлагаемому способу содержит в допустимых пределах углерод и водород, а также хром - 4,7%, фосфор - 0,005%, азот -0,0012%, кислород - 0,0019%, что соответствует сертификату качества металла.

Исследованная структура металла отливки, полученная после заливки в формы, покрытые по способу прототипа, имеет инородные включения в виде керамики.

Структура металла отливки, полученная после заливки в формы, покрытые по предлагаемому способу, соответствует сертификату качества металла.

Поверхность, полученная на литейных формах, имеет гладкую, остеклованную поверхность без трещин и осыпаний. Такая поверхность улучшает текучесть заливаемого расплавленного металла, предотвращает разбрызгивание и сокращает время разливки. Поверхность литейной формы после заливки металла не имеет трещин, сколов и других дефектов, что может обеспечить их повторное использование.

В настоящее время при разливке металла литейные формы используются одноразово из-за разрушения при заливке. Формы, полученные по предлагаемому способу, можно использовать повторно, что увеличивает ресурс и экономическую эффективность в два раза.

В способе прототипа применяется органосиликатное покрытие, которое нельзя использовать при высоких температурах ≈ 1600-1700^oC, а в предлагаемом способе применяется неорганическое, более экологически чистое, безопасное, жизнеспособное шликерное покрытие, которое можно использовать при высоких температурах, не требующее дорогостоящего оборудования и материалов.

Литература
1. Япония (JP)
62-13235 (43) 87 01 22
60-152766 (22) 85 07 11
B 22 C 3/00
2. Жаростойкие и теплостойкие покрытия АН СССР. Изд. "Наука", Л., 1969 г. Статья: Н.П. Харитонов, Г.Г. Соколова. "Рекомендации по применению покрытий из органосиликатных материалов для защиты трубопроводов от коррозии", (стр. 392-394).

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения покрытия на керамических деталях. Способ получения покрытия на керамических деталях включает послойное нанесение покрытия, причем внутренний и наружный слои наносят из алюмохромфосфатного связующего, а промежуточный слой из алюмохромфосфатного связующего и окиси алюминия. Внутренний и наружный слои покрытия наносят в количестве, обеспечивающем поверхностную плотность 0,05-0,20 кг/м², а промежуточный слой - в количестве, обеспечивающем поверхностную плотность 0,12-0,35 кг/м². Далее осуществляют сушку каждого слоя покрытия при комнатной температуре. Затем проводят трехступенчатую термообработку. На первой ступени температуру поднимают от комнатной до 100-150^oC и выдерживают 60-90 мин. На второй ступени температуру поднимают до 150-250^oС и выдерживают 50-60 мин. На третьей ступени температуру поднимают до 250-350°С и выдерживают 30-60 мин. Применение изобретения позволяет улучшить качество литейных форм и химический состав, и структуру выплавляемых отливок. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения покрытия на керамических деталях, включающий послойное нанесение покрытия, сушку каждого слоя покрытия при комнатной температуре с последующей термообработкой, отличающийся тем, что внутренний и наружный слои покрытия наносят из алюмохромфосфатного связующего, а промежуточный слой наносят из алюмохромфосфатного связующего и окиси алюминия. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что внутренний и наружный слои покрытия наносят в количестве, обеспечивающем поверхностную плотность 0,05 - 0,2 кг/м², а промежуточный слой в количестве, обеспечивающем поверхностную плотность 0,12 - 0,35 кг/м². 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку проводят в три ступени, при этом на 1 ступени температуру поднимают от комнатной до 100 - 150^oC и выдерживают 60 - 90 мин, на 2 ступени температуру поднимают до 150 - 250^oC и выдерживают 50 - 60 мин, на 3 ступени температуру поднимают до 250 - 350^oC и выдерживают 30 - 60 мин.