ЗАЩИТНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ Российский патент 2007 года по МПК C03C8/02 

Описание патента на изобретение RU2312827C1

Изобретение относится к технике производства силикатных материалов, которые могут быть использованы как защитные покрытия от окисления при технологических нагревах в процессе получения высококачественных деталей и полуфабрикатов из сталей и сплавов при термической и термомеханической обработке давлением в машиностроении и в народном хозяйстве.

Известно защитное покрытие для композиционных материалов следующего химического состава, мас.%:

SiO210-30Al2O33-20CaO8-12MgO0,5-5В2O33-12Na2O0,1-0,4K2O0,1-0,2ВаО3-11MoSi232-70

Патент РФ №2190584

Недостатком известного покрытия является высокое сцепление к защищаемым металлам.

Известно также защитное покрытие для сталей и сплавов следующего химического состава, мас.%:

SiO240-75Al2O36-18CaO4-11MgO1-4В2O35-15Na2O0,5-1K2O0,3-3ВаО5-10Al2O3·3SiO22-7

Патент РФ №2151110

Недостатком известного покрытия является высокое сцепление с металлической подложкой и низкая вязкость покрытия.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является защитное покрытие преимущественно для титановых сплавов следующего химического состава, мас.%:

SiO228-50MgO1-4Na2O1-63СаО·Al2О30,1-0,5Al2О35-15ВаО3-12CaO1-6В2O314-45K2O1-42CaO·SiO20,1-0,5

Патент РФ №2151111

Недостатком прототипа является высокое сцепление защитного технологического покрытия к поверхности стальных деталей и заготовок после проведения термической обработки и низкая вязкость покрытий при рабочих температурах до 1100°С. При изготовлении готовых деталей оставшееся защитное технологическое покрытие вследствие высокого сцепления к поверхности заготовок необходимо удалить механической или химической обработкой. Низкая вязкость покрытия сопровождается нежелательным взаимодействием покрытия с поверхностью образца конструкционной стали.

Технической задачей изобретения является создание защитного технологического покрытия, обладающего пониженным сцеплением к сталям и сплавам и повышенной температуроустойчивостью до 1100°С.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложено защитное технологическое покрытие для сталей и сплавов, включающее SiO2, MgO, Na2O, 3СаО·Al2O3, Al2О3, которое дополнительно содержит MgO·ZrO2, Al2O3·MgO при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO223-55MgO6,5-20Na2O0,5-6,53СаО·Al2О31,5-8,0MgO·ZrO20,5-2,5Al2O3·MgO1-1,5Al2O3остальное

Авторами экспериментально установлено, что введение MgO·ZrO2 и Al2O3·MgO в покрытие, а также регламентированное содержание и соотношение заявленных компонентов снизило сцепление покрытия с поверхностью деталей и заготовок из сталей и сплавов, например, ВКС12, 30ХГСНА,ВТ6 и повысило температуроустойчивость покрытия до 1100°С.

Рентгеноструктурный анализ предлагаемого защитного покрытия показал, что в процессе технологических нагревов на поверхности образуются температуроустойчивые, керамические, кристаллические фазы 2Al2O3·MgO и CaO·2MgO, обеспечивающие снижение сцепления покрытия с поверхностью деталей и заготовок и повышение температуроустойчивости покрытия до 1100°С.

Примеры осуществления

Пример 1.

Для приготовления шликера защитного покрытия компоненты покрытия в соответствующих мас.%: SiO2 - 23, MgO - 20, Na2O - 6,5, 3СаО·Al2О3 - 8, MgO·ZrO2 - 0,5, Al2O3·MgO - 1, Al2O3 - 41, помещали в фарфоровый барабан с алундовыми шарами в соотношении 1:1,5, затем в барабан добавляли 100 мл водопроводной воды. Размол и перемешивание компонентов проводили в течение 24 часов на шаровой мельнице. Готовый шликер покрытия выгружали в полиэтиленовую емкость, проводили старение шликера, затем замеряли вязкость шликера вискозиметром В3246 и из краскораспылителя наносили на образцы сталей ВКС12, ЗОХГСНА и сплава ВТ6. Вязкость шликера покрытия составляла 19 с, толщина покрытия 0,5 мм. Образцы с покрытием подвергали сушке при 20°С и затем проводили термическую обработку.

Примеры 2, 3, 4 получения защитных покрытий осуществляли аналогично примеру 1.

Составы предлагаемых защитных покрытий и их свойства приведены в таблицах 1, 2.

Сцепление предлагаемого защитного покрытия к поверхности сталей ВКС12, ЗОХГСНА и сплава ВТ6 определялось по площади скола в% и по внешнему виду образцов после проведения технологических нагревов.

Вязкость покрытия определялась методом вдавливания иглы в покрытие под нагрузкой 5 г при постепенном нагревании образца с покрытием. Подъем температуры в печи осуществлялся 5°С в минуту.

По глубине проникновения иглы в покрытие по диаграмме вязкости рассчитывалась вязкость покрытия.

Из таблицы 2 видно, что окисляемость сталей ВКС12, 30ХГСНА и ВТ6 с предлагаемым покрытием при температурах 850°С, 1100°С меньше в 10 и 27 раз соответственно, на стали ВКС12, на стали ЗОХГСНА в 20 и 30 раз, на сплаве ВТ6 в 3, 5 и 4, 2 раз по сравнению с покрытием-прототипом.

Вязкость предлагаемого покрытия при температурах 850°С, 1100°С в 2 раза выше по сравнению с покрытием-прототипом. Площадь скола защитного покрытия с поверхности образцов после технологических нагревов и охлаждения составляет 100%.

Таким образом предлагаемое покрытие обеспечивает защиту конструкционных сталей и титановых сплавов от окисления при длительных нагревах до 1100°С и обладает низким сцеплением к поверхности защищаемых сталей и сплавов.

Применение предлагаемого защитного технологического покрытия позволит получить качественную поверхность металлических деталей и заготовок при нагревах в обычных печах вместо печей с контролируемой атмосферой, обеспечить стабильные механические свойства, снизить трудоемкость и энергоемкость производства деталей и полуфабрикатов.

Таблица №1Номера составов покрытий Компоненты, мас.%SiO2MgONa2O3СаО·Al2O3MgO·ZrO2Al2O3·MgO2CaO·SiO2K2OBaOВ2O3CaOAl2О3Предлагаемое123206,580,51-----ост.2556,50,51,52,51,5-----"-"33010551,750,75-----"-"----"-"Прототип28110,5--0,51124565

Таблица №2 Номера составов покрытийОкисляемость сталей ВКС12, 30ХГСНА, г/см2Сцепление покрытия после нагрева, охлаждения воздуха, площадь скола%Внешний вид покрытия после испытания и охлаждения воздухаВязкость покрытия η(пуаз)Температура нагрева при выдержке 5 часов, °С850400850110085011008501100 Предлагаемое покрытие на сталь ВКС1210,20,3100100Покрытие скололось Поверхность без следов окисления10810620,20,310010010810630,20,3100100108106Предлагаемое покрытие на сталь 30ХГСНА10,10,2100100Покрытие скололось. Поверхность без следов окисления10810620,10,210010010810630,10,2100100108106Предлагаемое покрытие на сплав ВТ610,20,6100100Покрытие скололось. Поверхность без следов окисления10810820,20,610010010810830,20,6100100108108Покрытие-прототип на сталь ВКС 122800Покрытие не скалывается. Под покрытием окалина.104103Покрытие-прототип на сталь 30ХГСНА 2600Покрытие не скалывается. Под покрытием окалина.104103Покрытие-прототип на сплав ВТ60,71,400Покрытие не скалывается. Под покрытием окалина.104103

Похожие патенты RU2312827C1

название год авторы номер документа
ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ 2013
  • Ильина Алина Дмитриевна
RU2530283C1
ЗАЩИТНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ 2014
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Розененкова Валентина Алексеевна
  • Миронова Надежда Александровна
  • Гращенков Денис Вячеславович
  • Лепщиков Владимир Геннадьевич
RU2559244C1
ЗАЩИТНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ 2007
  • Розененкова Валентина Алексеевна
  • Миронова Надежда Александровна
  • Гаврилов Сергей Владимирович
RU2345963C1
ЗАЩИТНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ БЕРИЛЛИЯ 2006
  • Солнцев Станислав Сергеевич
  • Розененкова Валентина Алексеевна
  • Миронова Надежда Алексеевна
  • Каськов Вячеслав Семенович
RU2317954C1
ЗАЩИТНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ 2008
  • Солнцев Станислав Сергеевич
  • Розененкова Валентина Алексеевна
  • Миронова Надежда Александровна
  • Гаврилов Сергей Владимирович
RU2379238C1
ЗАЩИТНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ 2009
  • Розененкова Валентина Алексеевна
  • Миронова Надежда Александровна
  • Солнцев Станислав Сергеевич
  • Гаврилов Сергей Владимирович
RU2404933C1
ЗАЩИТНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ 2015
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Розененкова Валентина Алексеевна
  • Миронова Надежда Александровна
  • Солнцев Станислав Сергеевич
  • Гаврилов Сергей Владимирович
  • Янсон Татьяна Ивановна
RU2581425C1
ЖАРОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ 2015
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Солнцев Станислав Сергеевич
  • Розененкова Валентина Алексеевна
  • Денисова Валентина Сергеевна
RU2598657C1
ЗАЩИТНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ 2008
  • Солнцев Станислав Сергеевич
  • Розененкова Валентина Алексеевна
  • Миронова Надежда Александровна
  • Гаврилов Сергей Владимирович
RU2379239C1
ЗАЩИТНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ 2014
  • Каблов Евгений Николаевич
  • Розененкова Валентина Алексеевна
  • Миронова Надежда Александровна
  • Солнцев Станислав Сергеевич
  • Гаврилов Сергей Владимирович
  • Лепщиков Владимир Геннадьевич
RU2544205C1

Реферат патента 2007 года ЗАЩИТНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к защитным технологическим покрытиям для защиты сталей и сплавов от окисления при технологических нагревах и при термомеханической обработке давлением в процессе получения деталей. Технический результат изобретения заключается в понижении сцепления покрытия к сталям и сплавам и повышении температуроустойчивости до 1100°С. Защитное технологическое покрытие для сталей и сплавов содержит, мас.%: SiO2 - 23-55; MgO - 6,5-20; Na2O - 0,5-6,5; 3СаО·Al2О3 - 1,5-8,0; MgO·ZrO2 - 0,5-2,5; Al2O3·MgO - 1-1,5; Al2О3 - остальное. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 312 827 C1

Защитное технологическое покрытие для сталей и сплавов, включающее SiO2, MgO, Na2O, 3СаО·Al2О3, Al2O3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит MgO·ZrO2, Al2O3·MgO при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 - 23-55; MgO - 6,5-20; Na2O - 0,5-6,5; 3СаО·Al2O3 - 1,5-8,0; MgO·ZrO2 - 0,5-2,5; Al2O3·MgO - 1-1,5; Al2О3 - остальное.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2312827C1

ЗАЩИТНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ 1999
  • Солнцев С.С.
  • Розененкова В.А.
  • Миронова Н.А.
RU2151111C1
БРАГИНА Л.Л
Технология эмали и защитных покрытий
- Харьков: НТУ «ХПИ», 2003, 484 с., с.372-385
SU 2000278 С1, 07.09.1993
ЖАРОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ 2004
  • Солнцев Станислав Сергеевич
  • Исаева Наталия Всеволодовна
  • Швагирева Валентина Васильевна
  • Соловьева Галина Анатольевна
RU2273609C1
DE 3936284 A1, 29.01.1987.

RU 2 312 827 C1

Авторы

Солнцев Станислав Сергеевич

Розененкова Валентина Алексеевна

Миронова Надежда Алексеевна

Даты

2007-12-20Публикация

2006-06-26Подача