Способ получения силицидного покрытия на стальных изделиях Советский патент 1982 года по МПК C23C11/00 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИЦИДНОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЯХ

t

Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности к способам получения силикатных покрытий на металлах, например на радиационных трубах.

Известен способ нанесения защитных оксидных и силикатный покрытий, например, в виде эмалей tl

Недостатки этих способов заключаются в их сложности, определяемой необходимостью расплавления или размягчения заранее приготовленных составов, распределения их по поверхности металла и трудностью нахождения составов покрытий, имеющих линейный коэффициент термического расширения, близкий к таковому для металла. Обычно жаростойкие покрытия не выдерживают резких и частых коле(5аний температуры и поэтому отслаиваются от основы.

Наиболее близким по технической сущности и предлагаемому изобретению является способ получения защитного покрытия, включающий нагрев до 1100120О°С в смеси порошков кремния и кремнезема в присутствии защитной 1атмц сферы и выдержку в течение 4-6 ч Г2.

Недостаток такого способа состоит в том, что нанесенное покрытие имеет низкую степень черноты порядка 0,1, что снижает эффективность егр испопь- , зования в агрегатах, теплообмен в которых осуществляется излучением с помощью радиационных нагревателей.

Целью изобретения является повьпиение степени черноты, гаэоплотности и коррозионной стойкости поверхностного слоя.

Цель достигается тем, что согласно способу, включакяцему нагрев в смеси порошков кремния и кремнезема в атмосфере водорода до 1100 - 1200°С в течение 4-6ч и охлаждение, силипированную поверхность металла дополнительно окисляют при 1ООО-1100°С в Iтечение 4-6ч на воздухе так, что при этом отношение толшины окисленного

слоя X толщине силииированного слоя составляет 0,3-0,5.

При указанной обработке продукты окисления - кремнезем и закись железа вступают в реакцию и образуют плотную черную пленку, .состоящую из химического соединения - силиката железа. Эта пленка обладает высокой газоплотносгью и большой степенью черноты. Вследст « вие того, что в процессе окисления участвует кремний, растворенный в железе, образующаяся пленка оксидов прочно связана с металлической матрипей. Поэтому при резких изменениях температуры такая пленка при условии, (ЧТО она имеет определенную малую толшину, не отслаивается от металла. Для обеспечения этой связи пленки и матрицы глубина силидированного слоя должна быть не менее 10О-20О мкм. Увеличение глубины этого слоя сопровояодается увеличением концентращш в нем кремния появлением хрупкости и излишней типшины окисленной пленки, что может привести к отслаиванию силикатного покрытия.

Выбор приведенных параметров основан на экспериментальном изучениипроцесса. В указанной области температур (lOOO-llOO c) окисление поверхности силицированного металла и образование плотной пленки (файялит) завершается уже в течение 4-6ч. За это время происходит окисление силицированного слоя на глубину порядка 75 мкм при его общей глубине около 2ОО мкм.

Пример. Силицированию и последующему окислению на воздухе подвергают образцы стали Х23Н18 при в течение 4 -6ч. При этом на поверхности получают черный силикатный слой толщиной 1ОО-2ООмкм, вследствие чего степень черноты стали существенно повьпиается.

Результаты измерений степени черноты при нагреве в атмосфере диссоциированного аммиака образцов, обработанных по предложенному и известному способам представлены в таблице.