СОСТАВ ЗАЩИТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ СТЕКЛОКЕРАМИЧЕСКОГО ТИПА Российский патент 2009 года по МПК C21D1/70 C23C26/00 C03C3/91 

Изобретение относится к составам покрытий для защиты сталей и может быть использовано в машиностроительной промышленности для защиты крупногабаритных заготовок из низколегированных и малоуглеродистых сталей от высокотемпературной коррозии при технологических нагревах перед горячей обработкой давлением, в частности штамповкой.

Известен состав покрытия, содержащий высокоглиноземистый мертель, каолинизированный шамот и полиметафосфат натрия [1].

Однако известный состав характеризуется низкими защитными от окисления свойствами при нагреве до 1000°С крупногабаритных заготовок из легкоокисляющихся сталей, поскольку при этих температурных условиях из него еще не формируется сплошной спеченный слой вследствие недостаточной интенсивности взаимодействия входящих в огнеупорный наполнитель высокоглиноземистого мертеля и каолинизированного шамота с полифосфатом натрия, являющимся стекловидной составляющей. Интенсивное спекание данного покрытия, обусловливающее высокую эффективность его защитного действия, происходит при температурах более 1000°С.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении защитно-технологических свойств стеклокерамических покрытий.

Это достигается тем, что в защитное покрытие, включающее в качестве огнеупорного наполнителя песок кварцевый и глинистый минерал, а в качестве стекловидной составляющей - датолитовый концентрат и триполифосфат натрия, дополнительно вводятся в качестве огнеупорной составляющей шамот каолинизированный, а в качестве стекловидного компонента - алюмоборосиликатное стекло при следующем содержании компонентов, мас.%:

стекло алюмоборосиликатное23,0-25,0датолитовый концентрат14,0-16,0шамот каолинизированный38,0-40,0песок кварцевый18,0-20,0глина латненская ЛТ-03,0-4,0триполифосфат натрия0,5-1,0

при этом все материалы измельчают до прохода через сито 10000 отверстий на 1 см², а стекло алюмоборосиликатное имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ - 66,0±0,5; Al₂О₃ - 12,0±0,5; В₂О₃ - 8,0±0,5; CaO - 7,0±0,5; Na₂O - 7,0±0,5.

Благодаря оптимальному соотношению стекловидной и огнеупорной составляющих при нагревании до 1000°С в покрытии образуется жидкая фаза, обеспечивающая закрепление покрытия на поверхности металла, а также протекание процессов твердожидкостного спекания, приводящих к появлению тугоплавких новообразований, эффективно предотвращающих диффузию кислорода и печных газов к поверхности металла. Это и обусловливает высокую степень защиты от окисления при нагревании до 1000°С низколегированных и малоуглеродистых сталей.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава защитно-технологического покрытия стеклокерамического типа были приготовлены четыре шихты предлагаемого покрытия и одна шихта прототип. Соотношение ингредиентов в указанных шихтах представлено в таблице 1.

Таблица 1Маркировка покрытияСостав шихты, мас.%стекло алюмоборосиликатноедатолитовый концентратшамот каолинизированныйпесок кварцевыйглина латненская ЛТ-0триполифосфат натрияпрототип-18,5-74,04,62,9состав 115,024,038,019,03,50,5состав 219,020,038,019,03,50,5состав 324,015,038,019,03,50,5состав 434,05,038,019,03,50,5

В качестве исходных компонентов использовали : датолитовый концентрат по ГОСТ 46108-75; песок кварцевый по ГОСТ 2251-77; шамот каолинизированный марки ШТА МРТУ 14-19-13-66; глину латненскую ЛТ-0 по ТУ 14-8-152-75; триполифосфат натрия по ГОСТ 13493-86. Варку стекольной шихты осуществляли в корундовых тиглях емкостью 0,5 л в лабораторной криптоловой печи при температуре 1400-1500°С в течение 30-40 минут. Готовый расплав во избежание выщелачивания выливали на металлический лист. Покрытия готовили по следующей технологии: исходные компоненты измельчали до прохода через сито 10000 отверстий на 1 см², смешивали в указанных пропорциях, добавляли воду до влажности получаемых шликеров 40% и наносили окунанием на заготовки из стали 09Г2С. Контроль толщины нанесенного слоя покрытия после естественной сушки осуществляли с помощью толщиномера типа ТПН-IМЦ. Толщина нанесенного слоя составляла 1,00±0,05 мм. Применение предлагаемых покрытий не требует предварительной специальной подготовки поверхности металла.

В качестве критерия защитного действия исследуемых покрытий был принят привес Δg металлических образцов, покрытых защитным слоем при их выдержке в окислительной среде в течение 100 минут при температуре 1000°С. Кроме того, была оценена способность покрытий самопроизвольно отслаиваться от поверхности металла после службы, что чрезвычайно важно, поскольку позволяет существенно снизить объем трудовых и энергетических затрат при ручной и машинной зачистке стальных заготовок после термообработки. Результаты испытаний приведены в таблице 2. Для сравнения в таблице 2 приведены данные о величинах Δg образцов из стали 09Г2С при принятых условиях нагрева.

Таблица 2Маркировка покрытияΔg·10³, кг/м²Отслаивание после службыпрототип68,15самопроизвольносостав 142,38легкое механическое воздействиесостав 240,25легкое механическое воздействиесостав 338,65самопроизвольносостав 441,15самопроизвольнобез покрытия467,70-

Из таблицы 2 видно, что при применении предлагаемого состава защитно-технологического покрытия стеклокерамического типа наблюдается существенное сокращение потерь металла в окалину как по сравнению с покрытием-прототипом, так и по сравнению с незащищенным металлом.

Использование изобретения позволяет существенно снизить потери металла в окалину при термообработке, а следовательно, уменьшить объем трудовых и энергетических затрат при ручной и машинной зачистке поверхности стальных заготовок после штамповки.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №781219, МПК С21 D 1/70,1979.

Изобретение относится к составам покрытий для защиты сталей и может быть использовано в машиностроительной промышленности для защиты крупногабаритных заготовок из низколегированных и малоуглеродистых сталей от высокотемпературной коррозии при технологических нагревах перед горячей обработкой давлением, в частности штамповкой. Состав покрытия включает в качестве огнеупорного наполнителя песок кварцевый, глинистый минерал и шамот каолинизированный, а в качестве стекловидной составляющей - датолитовый концентрат, триполифосфат натрия и алюмоборосиликатное стекло при следующем содержании компонентов, мас.%: песок кварцевый 18,0-20,0, глина латненская ЛТ-0 3,0-4,0, датолитовый концентрат 14,0-16,0, триполифосфат натрия 0,5-1,0, шамот каолинизированный 38,0-40,0, стекло алюмоборосиликатное 23,0-25,0. Все материалы состава измельчены до прохода через сито 10000 отверстий на 1 см², а стекло алюмоборосиликатное имеет следующий химический состав, мас.%: SiO₂ 66,0±0,5, Al₂О₃ 12,0±0,5, В₂О₃ 8,0±0,5, CaO 7,0±0,5, Na₂O 7,0±0,5. Состав позволяет существенно снизить потери металла в окалину при термообработке и уменьшить объем трудовых и энергетических затрат при ручной и машинной зачистке поверхности стальных заготовок после штамповки. 2 табл.

Состав защитно-технологического покрытия стеклокерамического типа, включающий в качестве огнеупорного наполнителя песок кварцевый и глину, а в качестве стекловидной составляющей - датолитовый концентрат и триполифосфат натрия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит в качестве огнеупорного наполнителя шамот каолинизированный, а в качестве стекловидной составляющей - алюмоборосиликатное стекло при следующем содержании компонентов, мас.%:

песок кварцевый18,0-20,0глина латненская ЛТ-03,0-4,0датолитовый концентрат14,0-16,0триполифосфат натрия0,5-1,0шамот каолинизированный38,0-40,0стекло алюмоборосиликатное23,0-25,0,

которые измельчены до прохода через сито 10000 отверстий на см², а стекло алюмоборосиликатное имеет следующий химический состав, мас.%:

SiO₂66,0±0,5Al₂O₃12,0±0,5В₂О₃8,0±0,5CaO7,0±0,5Na₂O7,0±0,5