Покрытие для защиты стали от окисления Советский патент 1992 года по МПК C21D1/70 

Изобретение относится к термической обработке металлов и может быть использовано в машиностроительной, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Известно покрытие, применяеное для защиты никеля и его сплавов при высокотемпературном нагреве, содержащее жидкое стекло, нефелиновый концентрат датолитовый концентрат и воду при , следующем соотношении компонентов, мас.%:

Heфeлинoвыv1 концентрат 2, 5-50,5 Датолитовый концентрат 21,5-38,5Жидкое стело5,3-12,3

ВодаОстальное

Недостатки указанного покрытия его способность к защите металла в течение весьма непродолжительного времени (1 ч), a также то, что после термообработки покрытие необходимо удалять щелочным расплавом при в течение 30 мин, что связано с дополнительными затратами труда и материалов.

Известно также покрытие для защиты металлов от окисления при нагреве содерххащее глину, вермикулит, шамот, хлористый цинк и воду при следующем соотношении компонентов., мас.%:

Огнеупорная глина 18,0-2,0

2 i0-32 0

Вермикулит l8,0-2it,0

Шамот

1,0-2,0

Хлористый цинк

Вода Остальное

Недостаток этого покрытия заключается в необходимости механического воздействия для удаления покрытия с поверхности металла по окончании процессатермообработки.

Наиболее близким к изобретению является покрытие для защиты сталей

от окисления при нагреве, состоящее из двух слоев, причем подслой содер жит электрокорунд, карбид кремния и поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, масД: Электроплавленный корунд71,0-75,0

Карбид кремния 20,0-26,0 Поливиниловый спирт 3,0-5,0 а покровный слой содержит , MgO, СаО, Вас, ALiO, , , SiOg при следующем соотношении компонентов, мас,: ВйОэ 2,0-30,0; 7,08,5; Na,2.0 4,5-6,0; MgO 1,0-1,5; СаО 4,0-5,4, BaO 6,0-7,5, 0,20,4; S 16,2. остальное До 100.

Недостатком данного покрытия является малая продолжительность (0,5 ч) его защитного действия в интервале температур 550-1100С.

Цель изобретения - улучшение защитных свойств при длительность нагреве при обеспечении полного самоудаления покрытия с поверхности металла после термообработки.

Цель достигается тем, что предлагаемое покрытие для защиты металла от окисления при нагреве состоит из двух слоев, причём первый слой (подслой) содержит жидкое стекло, технический глинозем, песок, огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, мас.:

Жидкое стекло 24,0-,О Технический глинозем 37, Песок1б,8т-22,8

Огнеупорная глина 1,6-2,1 второй слой покрытия (покровный слой) содер)яит жидкое стекло, технический глинозем, фритту эмали ЭСП - 210 и огыеупорную глину при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Жидкое стекло 5,0-15,0 Технический гглинозем 66,5-85,5 Фритта эмали

ЭСП-210 5,0-15,0

Огнеупор1ная глина 3,5-,5 фритта эмали ЭСП-210 имеет следующий состав, мас.: SiOe. 54,2; МеО-з 7,5; ,0,- N35,0 19,0; СаО 3,3 F (сверх Too) 7,0.

Сущность данного изобретения сос:тоит в том, что введенная в состав покрытия фритта эмали ЭСП-210 служит в качестве стеклосвязки в температурной области 500-6004, вследствие чего впервые при весьма высоком содержании тугоплавкого глинозема в

покрытии уже в этой температурной области образуется кислородонепроницаемая пленка из второго слоя покрытия. Первый слой покрытия (подслой) впервые содержит такое количество глинозема и песка,, что в нем н образуется жидкая фаза даже при макcимaльнo 1 температуре работы покрытия - 950С.

После нанесения и высушивания покрытия жидкое стекло связывает между собой твердые частицы песка, глинозема и фритты эм&ли ЭСП-210, результате чего проникновение кислорода сквозь поры защитного слоя снижается, С увеличением температуры пвоначально вступают во взаимодействие сухой остаток жидкого Стекла и фриттыэмали ЭСП-210, а образующаяся жидкая фаза заполняет поры второго слоя покрытия.

Большое количество огнеупорных наполнителей (технического глинозема и песка) подслоя наряду с отсутствием в нем жидкой фазы предотвращает взаимоде(1ствие первого слоя покрытия с металлом и, как следствие, образование прочного сцепления между ними. Отсутствие прочного сцепления металла с покрытием обуславливает полное самоскалывание покрытия после термообработки .

Г1ри ме р 1. Для испытания взята композиция покрытия следующего состава.

Первый слой, мас.%: Жидкое стекло 9,0

Технический глинозем З,3 Песок15,3

Огнеупорная глина 1, Второй слой, мас.%: Жидкое стекло17,5

Технический глинозем 2,7 Фритта эмали ЭСП-210 17,5 Огнеупорная глина 2,3 Для приготовления первого и второго слоев покрытия исходные компоненты, за исключением жидкого стекла, отдельно размалывали в шаровой мельнице до прохода через сито 3900 отв/см . Отвешенные в соответствии с указанным составом навески глины, пескаj глинозема и фритты эмали ЭСП-21СГ тщательно перемешивали 3-5 мин, затем добавляли жидкое стекло и воду и вновь перемешивали. Вода добавлялась в количестве, необходимом для нанесения покрытия пульверизацией. Образцы с нанесенным покрытием загружали печь типа СНОЛ - 1.62, 5.1/11 Miyi.2 и нагревали со скоростью в час до достижения темпера 950С, а затем температуру в печ стабилизировали и образцы с покр ем выдерживали 8 ч, после чего о цы извлекали и охлаждали в воде температурой . Самопроизвольного скалывания данном покрытии не наблюдалось, ударе отслаивания покрытия также наблюдалось. Пример 2. Покрытие имел следующий состав. Первый слой, мас.%; Жидкое стекло Глинозем технический 37,6 Песок1б,8 Глина огнеупорная 1,6 Второй слой, мас.%: Жидкое стекло Технический глинозем Фритта эмали ЭСП-210 Огнеупорная глина Подготовка компонентов составов, несение их на образцы стали и те мообработка осуществлялись анало гично примеру 1. После охлаждения образцов в в самопроизвольное скалывание набл лось на 30% площади образца, пос скалывания покрытия поверхность металла была чистой от следов ок ны, имела серебристый блеск. Пример 3. Композиция по тия была принята следующей. Состав первого слоя покрытия, мас.%: Жидкое стекло З, Технический глинозём fk Песок19,8 Огнеупорная глина 1,8 Состав второго слоя покрытия, мас.%: Жидкое стекло 10,0 Технический глинозем 7б,0 Фритта эмали ЭСП-210 10,0 Огнеупорная глина ,0 Подготовка шликеров Покрытия, на сение их на поверхность образца испытание покрытия осуществляли схеме примера 1. После охлаждения в воде покрыт полностью самоудалялось, поверхно металла не имела следов окалины. Пример «.Взят следующий состав покрытия . Первый слой, мае.: Жидкое стекло Технический глинозем Песок Огнеупорная глина Второй слой, мас.%: йидкое стекло Технический глинозем Фритта эмали ЭСП-210 Огнеупорная глина По окончании испытания аналогично го описанному в примере 1, наблюдалось полное самоотслаивание покрытия по всей поверхности образца, -толщина слоя окалины на поверхности образца достигала 0,05 мм. Пример 5. В качестве испытуемого взято покрытие следующего состава., Первый слой,мае.%: Жидкое стекло Технический глинозем Песок Огнеупорная глина Второй слой, мас.%: Жидкое стекло Технический глинозем Фрита эмали ЭСП-210 Огнеупорная глина По окончании испытания, аналогичного описанному в примере 1, наблюдалось полное самоотслаивание, толщина слоя окалин 1 под покрытием достигала Оj1 мм. Из описанных примеров видно, что лучшим является покрытие, описанное в примере 3. Составы покрытий, взятых в качестве испытуемых приведены в табл.1, где в качестве покровного слоя визвестном покрытии взято стекло состава,; масД: Mg01,0; СаО 4, 6,0; ,0; Na 4,5j К 0,2} SiOg 53,3, Условия проведения, испытаний: нагрев со скоростью 70С в час до 50°С, затем выдержка образцов в ечи при этой температуре в течение ч, после чего образцы извлекали и хлаждали в воде с температурой . Результаты сравнительных испытаий предлагаемого покрытия и протоипа приведены в табл.2. ,- . Таким образом, предлагаемый сосав покрытия обеспечивает 100%-ное амоудалёние покрытия вместе с достаточной защитой поверхности металла от окисления, в то время как состав покрытия по прототипу не способен защитить поверхность стали от окислеНИИ при длительной (8 и более часов) выдержке при .

Формула изобретения

Покрытие для защиты стали от окис-ю ления, состоящее из подслоя, включающего кремнийсодержащие соединения и вещество, содержащее оксид алюминия, и покровного слоя, включающего вещество, содержащее оксиды металлов,,15 отличающееся тем, что, с целью улучшения защитных свойств при длительном нагреве, в качестве кремнийсодержащих соединений подслоя ис-; пользуют жидкое стекло, песок и огне4 20 Состав защитных технологических покрытий

упорную глину, а в качестве вещества, содержащего оксид алюминия, технический глинозем при следующем, соотношении компонентов, масД: Жидкое стекло „ Технический глинозем 37,b-51,t Песок16,8-22,8

Огнеупорная глина 1,6-2,1 а покровный слой дополнительно содержит жидкое стекло, технический глинозем, огнеупорную глину, а в качестве вещества, содержащего оксиды металлов используют фритту эмали ЭСП-210 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Жидкое стекло 5-15 Технический глинозем 66,5-85,5

фритта эмали ЭСП-210

5-15 Огнеупорная глина 3,5-,5 Таблиц а

Изобретение относится к термической обработке металлов и можетбыть использовано в машиностроительной, металлообрабатывающей и других отраслях промьшшенности. Цель изоб- . ретения - улучшение защитных свойств при длительном нагреве. Покрытие для защиты стали от окисления при нагреве под закалку состоит из двух слоев, причем первый слой содержит, мас.^: жидкое стело ^'l-^^, технический глинозем 37,6-51,1, песок 16,8-22,8, огнеупорная глина 1,6-2,1, a второй слой содержит, мае.4: жидкое стекло 5-15; технический глинозем 66,5-85,5*, фритта эмали ЭСП-210^ 5-15,' огнеупорная глина 3,5-'»,5, 2 табл.

Жидкое стекло Технический глинозем Песок

Огнеупорная глина Фритта эмали ЭСП-210 Электрокорунд Карбид кремния Поливиниловый спирт Стекло (сбстав см. выше) Результаты экспериментальных испытаний

71,0

26,0

3,0

100,0 Таблица2 составов покрытий