Способ нанесения металлических покрытий на стальные изделия Советский патент 1993 года по МПК C23C2/36 

Изобретение относится к технике нанесения горячих (жидкофэзных) металлических покрытий, в первую очередь цинковых, цинкалюминиевых и алюминиевых сплавов и может быть использовано, преимущественно, при покрытии стальных труб и листа в металлургии, машиностроении, строительной индустрии, нефтедобывающей промышленности и коммунальном хозяйстве, а также других изделий.

Целью предлагаемого технического решения является расширение технологических возможностей, снижение расхода цветных металлов и улучшение условий труда.

Поставленная цель достигается в способе нанесения металлических покрытий на стальные изделия, преимущественно трубы и лист, включающем очистку поверхности изделий, флюсование в растворе хлоридов, нагрев, проводку через расплав металла- покрытия и охлаждение, в котором согласно предлагаемому техническому решению, флюсование проводят в растворе, содержащем хлориды лития и калия при их соотношении, равном (0,7-1,1):1, а нагрев после флюсования проводят до 350-420°С.

Кроме того, флюсование осуществляют в водных растворах флюса двух составов (Б г/л):

00 GJ

-U

чэ

о ю

w

230-370

NhMGI 10-50

Вода До 1 л

Причем нагрев и проводку через расплав металла проводят в защитной атмосфере. - ,

Предлагаемый способ может быть проиллюстрирован следующими примерами конкретного осуществления.

Нанесение покрытий по предлагаемому способу и по прототипу ПРОИЗВОДИЛИ на образцах-пластинах размерами 50 ммх20 ммх х 2 мм из стали марки Ст. 1 и образцы-патрубки диаметром 21,3 х 2,5 мм длиной 80мм из стали Ст. 1. Обработку образцов производили следующим образом: обезжиривали в щелочном растворе ТМС: промывали в воде; травили в 15-20.%-ной H2S04; промывали в воде; обрабатывали в растворе флюса путем окунания на 1 мин при 80-90°С. В качестве активаторов использовали ZnCfe. NH-iC и KF. Составы растворов приведены в табл. 1. Нагревали на воздухе ив атмосфере аргона или технического азота, которые продували в приспособлениях-контейнерах над тиглями с соответствующими расплавами металла в шахтной печи. Замеряли с помощью термопар температуры расплава и металла и над ним - в зоне нагрева образца; окунали образец в расплав металла покрытия на задаваемое время и извлекали из расплава на воздух; охлаждали воздухом у осевого вентилятора..

Эффективность предлагаемого способа в первой серии опытов оценивали по качеству обработки и потерям цветного металла.

Качество обработки оценивали по визуальному осмотру (отсутствие непрокрытых пятен, точек).

Потери цветного металла в дрос или гар- тцинк оценивали по содержанию железа в нижней части расплава (по химическому анализу, пробе застывшего расплава) после обработки 1 кв. дм поверхности в 600 мл расплава при поддержании этого объема.

Результаты сравнения предлагаемого способа и прототипа представлены в табл. 1.

Вторая серия опытов проведена с целью полуколичественной оценки потерь жидкого слоя флюса, образующегося на поверхности расплава металла покрытия при

вытеснении этим расплавом более легкого флюса с поверхности металла.

Для опытов в фарфоровые стаканы емкостью 100 мл вводили одинаковые навески

сплава гальвэлюм, устанавливали стаканы в контейнер из нержавеющей стали с водо- охлаждаемым фланцем, закрывали контейнер, плавили сплав и нагревали его до рабочей температуры (контроль термопарой) при продувке контейнера техническим азотом. Затем охлаждали стаканы, извлекали из контейнера и взвешивали. В каждый стакан на застывший холодный сплав вносили навеску компонентов исследуемого

5 флюса, после чего стакан нагревали в контейнере до рабочей температуры, продували контейнер техническим азотом, затем охлаждали. Проводя несколько циклов нагрев-охлаждение (каждый цикл длился 8-9

0 часов), охлажденные стаканы взвешивали при комнатной температуре. Оценку проводили по потерям массы стаканов с застывшими расплавами металла и слоя флюса. Навески компонентов исследуемых

5 флюсов соответствовали их солевым составам.

В каждом цикле нагрев - выдержка - охлаждение время поддержания рабочей температуры составляло 3 ч.

0 Во второй серии опытов определяли химическим анализом содержание хлоридов (в пересчете на.НС1) над расплавом в продуваемом техническом азоте (при избыточном давлении 40-60 мм HzO) и на воздухе над

5 ванной. Содержание пыли не определяли из-за чисто технических трудностей химического анализа в условиях опытов.

Результаты опытов приведены в табл. 2. По результатам сравнительных испытэ® ний (табл. 1.2) с деланы выводы о том, что предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом позволяет расширить технические возможности - наносить алюминийцинковый сплав типа гальва5 люм, чего не удалось получить способом по прототипу; снизить расход цветного металла; улучшить условия труда.

При нанесении цинковых покрытий (при равных условиях эксперимента) в нижнем

0 дросе содержалось 7% железа по предлагаемому способу и 9% железа по прототипу.

При нанесении алюминийцинкового покрытия на офлюсованные образцы, нагретые после флюсования до 170°С в атмос5 фере аргона и погружении после этого в расплав гальвалюм в нижнем дросе содержалось 22% железа, а по предлагаемому техническому решению (флюсование, нагрев до 420°С. в атмосфере технического азота и погружении в расплав металла покрытия в этой же атмосфере) в нижнем дро- се содержалось 11-12% железа.

Экспериментально показано (табл. 2), что жидкий флюс сохраняется на поверхности расплава гальвалюма длительное время. Это косвенно доказывает уменьшение потерь в верхний дрос.

Следует отметить, что потери в верхний дрос (изгарь) при цинковании по прототипу составляют 16-17% от расхода цинка.

Содержание хлоридов в атмосфере продуваемого технического азота над слоем жидкого флюса в 2,7-4 раза меньше, чем над слоем жидкого флюса в воздухе. Это существенно снижает количество вентилируемой газовой смеси, подлежащей очистке и обезвреживанию.

Кроме того, избытки жидкого слоя флюса можно удалять без применения ручного труда. В то же время, по прототипу, изгарь удаляется, в основном, вручную.

Т.о. предлагаемое техническое решение позволяет расширить технические возможности способа - осуществить производство изделий с алюминмйцинко- выми покрытиями; снизить расход цветного металла за счет уменьшения потерь на 20- 50%; улучшить условия труда - снизить газовыделения на 25-67%.

Предлагаемый способ может найти широкое применение при производстве труб с коррозионностойкими покрытиями, в первую очередь, при производстве водогазопроводных труб диаметром 23-114 мм с алю- минийцинковыми покрытиями.

Формула изобретения

1.Способ нанесения металлических по- крытий на стальные изделия, преимущественно трубы и лист, включающий очистку поверхности изделий, флюсование в растворе хлоридов, нагрев, проводку через расплав металла-покрытия и охлаждение, о т личающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, снижения расхода цветных металлов и улучшения условий труда, флюсование проводят в растворе, содержащем хлориды лития и калия при их соотношении 0,7-1,1:1, а нагрев после флюсования проводят до 35С- 420°С.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что операции нагрева и проводки через

расплав металла проводят в защитной атмосфере.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что флюсование осуществляют в водном растворе состава, г/л:

Хлорид лития280-410

Хлорид калия370-400

Фторид калия70-100

Хлорид цинка10-80

4.Способ по пп. 1и2,отличающи- и с я тем, что флюсование осуществляют в

водном растворе состава, г/л:

Хлорид лития140-200

Хлорид калия180-200

Хлорид цинка 230-370

Хлорид аммония 10-50.

Т а б л и ц а I

Сущность изобретения: способ нанесения металлических покрытий на стальные изделия, преимущественно трубы, включает очистку поверхности, флюсование в раство- ре.содержащем хлориды лития и калия при их соотношении (0,7-1,1):1, нагрев до 350- 420°С, проводку через расплав металла - покрытия и охлаждение. Для флюсования используют раствор, содержащий, г/л: хлорид лития 280-410, хлорид калия 370-400, фторид калия 70-100, хлорид цикла 10-80 или в растворе, содержащий г/л: хлорид метил лития 140-200, хлорид калия 180-200, фторид калия 230-370 и хлорид цинка 10- 50. Операции нагрева и проводки через расплав металла-покрытия осуществляют в защитной атмосфере. 3 з.п. ф-лы, 2 табл. |. -. е

Ito npoTOTHrtjr

Таблице 2