Состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла Советский патент 1989 года по МПК B23K35/36 

I

Изобретение относится к сварке, в частности к составам покрытий для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла.

Целью изобретения является повышение качества наплавленного металла.

Тетраэтиловый эфир ортокремниевой кислоты (),, Si, выпускаемой согласно МРТУ 8-09-3074-66, использует ся в производстве зтилсилоксановой жидкости. Связующие свойства тетра- , этиловый эфир ортокремниевой кислоты

1461610

проявляет будучи частично гидролизо- Это способствует дальнейшей реакции поликонденсации тетраэтилового эфира ортокремниевой кислоты в при- 5 сутствии щавелевой кислоты:

Si-0-Si 2

Si-OH+HO-Si

Вермикулит вспученньй (ГОСТ 12865ванным. Экспериментально установлено, что наиболее ярко его вяжущие свойства проявляются при степени гидролиза 40-50%о При степени гидролиза менее 40% связующие свойства тетраэтилового эфира ортокремниевой кислоты З еньшаются из-за низкого содержания гидроксильной группы ОН, При сте-10 7), относящийся к гидрослюдам, обес- пени гидролиза более 50% связующие печивает при термическом воздействии свойства падают вследствие образова- электродных капель заполнение меж- ния SiOa, не обладающего связующим зеренного пространства наполнителя, эффектом. Частично гвдролизованный образует с SiO частично гидролизо- тетраэтиловьй эфир ортокремниевой кис-15 ванного тетраэтилового эфира орто- лоты склонен к поликонденсации. кремниевой кислоты эластичные струк : Щавелевая кислота Н2. 211,0 туры, которые повьшают качество по- (ГОСТ 5873-68 ) применяется в произ- крытия, устраняя образование в нем

трещин. Частично гидролизованный те 20 траэтиловый эфир ортокремниевой кис-; лоты с концевыми гидроксильными rpyir- пами у атома кремния способен всту патъ в реакцию конденсации с поверхностными кислыми гидроксильными груп- 25 пами вермикулита с образованием сил- оксан-силикатной связи:

водстве полиэфиров. Щавелевая кислота способствует дальнейшей поликонденсации частично гидролизованного тетраэтилового эфи ра ортокремниевой кислоты. Что приводит к увеличению вязкости покрытия, и тем самым, равномерности распределения в нем ашцминиевой пудры. Получение нерасслаивающейся суспензии обеспечивает х орошее качество наносимых покрытий (без наплывов, залысин, подтеков), стабильно высокое ка- 30 чество металла шва без дефектов сварки.

Щавелевая кислота является не только катализатором поликонденсации частично гидролизованного тетраэтилового эфира ортокремниевой кислоты, но и химическим реагентом, с которым связующее вступает во взаимодействие с образованием ацилоксипроизводных:

00

2 Si-OC2H5.H 0-C-CESi -ои +НО -Si -О -s; м,о

-он-

-SUo-c-c-o-slzSC.MsOH о

Наряду с этим возможно образовагде п - полиэтилсилоксан. I Эффект упрочнения от использования щавелевой кислоты в покрытии достигается за счет увеличения смачи35 вающей способности связующего (частично гидролизованного тетраэтипово- го эфира ортокремниевой кислоты) к наполнителю (алюминиевой пудры и вер1- микулита вспученного), что способст40 вует образованию прочной связи. Вермикулит вспученный повышает термостойкость противосварочного покрытия.

щищаемого металла, образует кремний: +2Fef eT 2FeOao.P

50

SiOji, содержащаяся в покрытии,

ние сложного эфира за счет вторичной 45 взаимодействуя с атомами железа за реакции спирта с кислотой с выд ё- лением воды:„

.C WsOH M-O-C-c-OH- о о

- QHg-O-C-C-O-C Hff+SMeO Вода дополнительно гидролизует

тетраэтиловый эфир ортокремниевой кислоты с образованием силанола: 00sSi-O-C-C-O-Sisi-SH O- s;-он C HsOH- ИООС-СООН

55

который, взаимодействуя с окислами железа (ржавчиной), восстанавливает их и тем самым повыщает стойкость сварного шва против пористости от ржавчины:

F&,, + 2Si02

Частично гидролизованный тетраэтиловый эфир ортокремниевой кислоты и щавелевую кислоту наиболее цеции поликонденсации тетраэтилового эфира ортокремниевой кислоты в при- сутствии щавелевой кислоты:

7), относящийся к гидрослюдам, обес печивает при термическом воздействии электродных капель заполнение меж- зеренного пространства наполнителя, образует с SiO частично гидролизо- ванного тетраэтилового эфира орто- кремниевой кислоты эластичные струк туры, которые повьшают качество по- крытия, устраняя образование в нем

Si-0-Si 2

Si-OH+HO-Si

Вермикулит вспученньй (ГОСТ 12865 7), относящийся к гидрослюдам, обес- печивает при термическом воздействии электродных капель заполнение меж- зеренного пространства наполнителя, образует с SiO частично гидролизо- ванного тетраэтилового эфира орто- кремниевой кислоты эластичные струк туры, которые повьшают качество по- крытия, устраняя образование в нем

ESi -ои +НО -Si -О -s; м,о

где п - полиэтилсилоксан. I Эффект упрочнения от использования щавелевой кислоты в покрытии достигается за счет увеличения смачивающей способности связующего (частично гидролизованного тетраэтипово- го эфира ортокремниевой кислоты) к наполнителю (алюминиевой пудры и вер1- микулита вспученного), что способствует образованию прочной связи. Вермикулит вспученный повышает термостойкость противосварочного покрытия.

щищаемого металла, образует кремний: +2Fef eT 2FeOao.P

взаимодействуя с атомами железа за

который, взаимодействуя с окислами железа (ржавчиной), восстанавливает их и тем самым повыщает стойкость сварного шва против пористости от ржавчины:

F&,, + 2Si02

Частично гидролизованный тетраэтиловый эфир ортокремниевой кислоты и щавелевую кислоту наиболее целесообразно вводить в состав покрытия для защиты поверхности от налипа ния брызг расплавленного металла в диапазонах 37 - 40 и 0,4 - 1,7 масЛ соответственно с точки зрения равномерности распределения А1 в покрытии. Введение щавелевой кислоты в количестве более 1,7 мас.%, например 1,9 мас.%, приводит к чрезмерному увеличению вязкости покрытия. При введении частично гидролизованного тетраэтилового эфира ортокремниевой кислоты менее 37 мас.%, например 35 мас.%, покрытие не обладает достаточной прочностью и укрывистостью. При введении щавелевой кислоты в ко- .личестве менее 0,4 мас.%, например 0,2 мас.%, наблюдается осыпаемость покрытия. Введение частично гидролизованного тетраэтилового эфира ортокремниевой кислоты более 40 мас.%, например 42 мас.%, приводит к порообразованию в металле сварного шва в результате насыщения ванны газами, образующимися при деструкции органической составляющей.

При введении в покрытие вермикулита вспученного менее 54 мас.%, например 52 мас.%,. в покрытии образуются крупные трещины, что связано со снижением пластифицирующего эффекта покрытия. При введении вермикулита вспученного более 58 мас.%, например 60 мас„%, наблюдается деформация покрытия .

Примеры конкретного выполнения состава для защиты поверхности от нали- лания брызг расплавленного металла приведены в табл..1 .

4616106

Оценка свойств покрытМ приготовленных составов 1-5 была проведена при автоматической сварке в углекис- 5 лом газе образцов из Ст.40 проволокой СВ-08Г2С. Диаметр проволоки 3 мм. Сварка осуществлялась на следующих режимах: It& 720-740A, UQ 36-38B;

Vc.8 60 М/Ч.

10 Определяли качество наносимых покрытий, их защитные свойства, устойчивость горения дуги, наличие дефектов в металле шва, наличие пор в металле шва.

15 Защитные свойства покрытий определяли по проценту трудноудалимых брызг на защищаемых металлических пластинах При этом пластины с покрытиями предварительно выдерживали в течение 20 6 ч в атмосфере с влажностью 93-95% о /

Устойчивость горения дуги опреде- ляли по ее разрывной длине. Дефекты в металле шва определяли по наличию зашлаковок подрезов, пористость - визуально„

В тех же условиях испытывали известный состав покрытия, принятого за прототип, и состав покрытия-аналога (едкий натр 5% и водный раствор 30 жидкого стекла - остальное).

В табл.2 приведены технологические и защитные свойства описьшаемог и известных покрытий на основе жид2g кого стекла.

- Таким образом, предлагаемое по- - крытие (составы 2-4) позволяет повысить качество металла шва, стабиль- ность.горения дуги и устойчивость ее

40 возбуждения при хорошем качестве наносимых покрытий и высоких защитных свойствахо

25

Изобретение относится к сварке, в частности к составам покрытий для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла. Цель изобретения - повышение качества наплавленного металла; Состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла содержит гид- ролизованный тетраэтиловый эфир орто- кремниевой кислоты 37-40%, щавелевую кислоту 0,4-1,7%, в.ермикулит вспучен- иый 54-58%, и алюминиевую пудру - остальное. Гидролизованный тетраэти- ловый эфир ортокремниевой кислоты () Si, применяемый в качестве связующего, частично склонен к поликонденсации „ Щавелевая кислота ( ) способствует дальнейшей поликонденсации частично гидро- лизованного тетраэтилового эфира ор- токремниевой кислоты, что приводит к увеличению вязкости покрытия и равномерности распределения в нем алюминиевой пудры. Это обеспечивает хорошее качество нанесения покрытия и отсутствие дефектов сварки. Вермикулит вспученный образует со связующим эластичные структуры, которые повышают прочность покрытия и его качество, устраняя образование в нем. трещин. Щавелевая кислота за счет увеличения смачивающей способности связующего к наполнителю (алюминиевая пудра и вермикулит вспученный) способствует увеличению прочности покрытия. Вермикулит вспученный по- : вышает термостойкость покрытия. Окись кремния, содержащаяся в связующем, взаимодействуя с железом защищаемого металла, образует кремний, который, взаимодействуя с окислами железа (ржавчиной), восстанавливает их и тем самым повышает стойкость сварного шва против пористости от ржавчины. 2 табл. i СЛ О)

Покрытие готовили следующим образом.

Предварительно гидролизованный те- .граэтиловый эфир ортокремциевой кис- ;лоты (степень гидролиза 40-50%) за- пивали в бак мещалки, насыпали алюминиевую пудру, а затем вводили вермикулит вспученный. Перемешивали в течение 25 - 30 мин. Затем добавляли щавелевую кислоту и перемешивали 10- 15 мин.Полученные основы наносили на защищаемые участки;ловерхности металла и просушивали в течение 20 -. 25 мин, после чего производили сварку.

Формула изобретения

Состав покрытия для защиты поверхности от налипания брызг расплавленного металла, содержащий алюминиевую пудру, отличающий с я тем, что, с целью повьш1ения качества наплавленного металла, он дополнительно содержит гидролизо ванный тетраэтиловый эфир ортокремниевой кислоты, щавелевую кислоту, вермику лит вспученный при следующем соотношении компонентов состава, мас.%: Гидролизованный тетраэтило- вьй эфир

ортокремниевой кислоты 37-40 Щавелевая кислота 0,4-1,7

Гидролизоваиный тет- раэтиловый дфир орто- кремниевой кислоты Щавелевая кислота Вермикулит вспученныйАлх шииевая пудра

После вьщерживания образцов в течение 6 ч в атмосфере с влажностью 93-957,0

Вермикулит вспученныйАлюминиевая пудра

37 0,4

39 0,9

40 42 1,7 1,9

58 56 54 Остальное

52

Т а б л и ц а 2