патент
№ RU 2404933
МПК C03C8/02

ЗАЩИТНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ

Авторы:
Розененкова Валентина Алексеевна Миронова Надежда Александровна Солнцев Станислав Сергеевич
Все (12)
Правообладатель:
Все (2)
Номер заявки
2009131814/03
Дата подачи заявки
24.08.2009
Опубликовано
27.11.2010
Страна
RU
Дата приоритета
27.05.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Реферат

Изобретение относится к технологии производства силикатных материалов, которые могут быть использованы как защитные покрытия от окисления при технологических нагревах в процессе получения высококачественных деталей и полуфабрикатов из сталей и сплавов при термической и термомеханической обработке давлением в машиностроении и в других областях народного хозяйства. Технической задачей изобретения является создание защитного технологического покрытия для сталей и сплавов, обладающего повышенной плотностью кажущейся и температуроустойчивостью (при выдержке 25 часов) при высокотемпературных нагревах до 1200°С. Предложено защитное технологическое покрытие для сталей и сплавов, имеющее следующий химический состав: Аl2О3 19-35, СаО 1-8, MgO 1-7,5, 3СаО·Аl2О3 0,8-1,2, СаО·6Аl2О3 3-11, ВаО·6Аl2О3 3-5, MgO·Аl2О3 0,3-1, SiO2 - остальное. Предлагаемое защитное покрытие позволяет получить качественную поверхность металлических деталей и заготовок при нагревах в обычных печах вместо печей с контролируемой атмосферой. 2 табл.

Формула изобретения

Защитное технологическое покрытие для сталей и сплавов, включающее Al2O3, CaO, MgO, 3СаО·Al2O3, СаО·6Al2O3, SiO2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ВаО·6Al2O3, MgO·Al2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Al2O319-35
CaO1-8
MgO1-7,5
3СаО·Al2O30,8-1,2
СаО·6Al2O33-11
ВаО·6Al2O33-5
MgO·Al2O30,3-1
SiO2остальное

Описание

Изобретение относится к технике производства силикатных материалов, которые могут быть использованы как защитные покрытия от окисления при технологических нагревах в процессе получения высококачественных деталей и полуфабрикатов из сталей и сплавов при термической и термомеханической обработке давлением в машиностроении и в других областях народного хозяйства.

Известно защитное покрытие следующего химического состава, мас.%:

SiO210-30
Al2O33-20
CaO8-12
MgO0,5-5
B2O33-12
Na2O0,1-0,4
K2O0,1-0,2
BaO3-11
SiB40,5-5
MoSi232-70 (Патент РФ №2190584)

Недостатком известного покрытия является недостаточная плотность кажущаяся (характеризующая эффективность защитного действия покрытия) при высокотемпературных нагревах.

Известно также защитное технологическое покрытие для сталей и сплавов следующего химического состава, мас.%:

SiO240-75
Al2O36-18
CaO4-11
MgO1-4
B2O35-15
Na2O0,5-1
K2O0,3-3
BaO5-10
Al2O3·3SiO22-7 (Патент РФ №2151110)

Известно защитное технологическое покрытие следующего химического состава, мас.%:

SiO228-50
Al2O35-15
CaO1-6
MgO1-4
В2О314-45
Na2O1-6
K2O1-4
ВаО3-12
2СаО·SiO20,1-0,5
3CaO·Al2O30,1-0,5 (Патент РФ №2151111)

Недостатком известных покрытий являются недостаточная плотность кажущаяся и температуроустойчивость.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является защитное технологическое покрытие для сталей и сплавов следующего химического состава, мас.%:

Al2O317-33
CaO0,5-7,8
MgO0,5-5
2CaO·SiO20,5-1
3СаО·Al2O30,5-1
2MgO·Al2O3·5SiO25-10
СаО·6Al2O35-10
SiO2остальное (Патент РФ №2345963)

Недостатком прототипа являются недостаточная плотность кажущаяся и температуроустойчивость (при выдержке 25 часов) при высокотемпературных нагревах до 1200°С.

Технической задачей изобретения является создание защитного технологического покрытия для сталей и сплавов, обладающего повышенной плотностью кажущейся и температуроустойчевостью (при выдержке 25 часов) при высокотемпературных нагревах до 1200°С.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложенно защитное технологическое покрытие для сталей и сплавов, включающее Al2O3, CaO, MgO, 3СаО·Al2O3, СаО·6Al2O3, SiO2, которое дополнительно содержит ВаО·6Al2O3, MgO·Al2O3, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Al2O319-35
CaO1-8
MgO1-7,5
3СаО·Al2O30,8-1,2
СаО·6Al2O33-11
ВаО·6Al2O33-5
MgO·Al2O30,3-1
SiO2остальное

Установлено, что введение ВаО·6Al2O3 и MgO·Al2O3 в покрытие, а также регламентированное содержание и соотношение заявленных компонентов повысило плотность кажущуюся и температуроустойчивость (при выдержке 25 часов) при высокотемпературных нагревах до 1200°С.

Рентгеноструктурный анализ предлагаемого защитного покрытия показал, что в процессе технологических нагревов в покрытии образуются керамические кристаллические фазы 2ВаО·3СаО, 2СаО·Al2O3 и ВаО·5Al2O3, обеспечивающие повышение плотности кажущейся и температуроустойчивости при высокотемпературных нагревах до 1200°С.

Примеры осуществления

Пример 1

Для приготовления шликера защитного покрытия компоненты покрытия в соответствующих мас.% (таблица 1) Al2O3 - 19, СаО - 8, MgO - 1, 3СаО·Al2O3 - 0,8 СаО·6Al2O3 - 11, ВаО·6Al2O3 - 3, MgO·Al2O3 - 0,3, SiO2 - 56,5 помещали в фарфоровый барабан с алундовыми шарами в соотношении 1:1,5, затем в барабан добавляли 150 мл водопроводной воды. Размол и перемешивание компонентов проводили в течение 24 часов на шаровой мельнице. Замеряли вязкость шликера вискозиметром В3246 и из краскораспылителя наносили на образцы сталей ВКС130 и ВНС2, и сплавов ЭИ826 и ВТ22. Вязкость шликера покрытия составляла 19 с, толщина покрытия 0,5 мм. Образцы с покрытием подвергали сушке при 20°С в течение 24 часов и затем проводили нагрев по режимам 1000°С и 1200°С с выдержкой 10 ч. Данные режимы нагревов соответствуют режимам термической обработки и горячей обработки давлением.

Примеры 2, 3, 4 получения защитных покрытий осуществляли аналогично примеру 1.

Составы предлагаемых защитных покрытий и их свойства приведены в таблицах 1, 2.

Температуроустойчивость образцов с предлагаемым защитным покрытием и покрытием-прототипом определялась термогравиметрическим методом путем непрерывного взвешивания образцов с покрытием при температурах нагрева 1000°С, 1200°С и выдержке 25 часов.

Плотность кажущаяся предлагаемого защитного покрытия и покрытия прототипа - это плотность с учетом пор в покрытии - определялась на образцах спрессованных на прессе при постоянном давлении (Р), равном - 0,1 кг/см2, и спеченных в электрической печи при температуре 1000°С и 1200°С с выдержкой 25 часов. Затем образцы взвешивали и определяли вес и объем образцов предлагаемого защитного покрытия и покрытия-прототипа, путем деления полученного веса образца на его объем и получали плотность кажущуюся предлагаемого защитного покрытия и покрытия-прототипа.

Из таблицы 2 видно, что температуроустойчивость образцов сталей ВКС130, ВНС2 и сплавов на никелевой основе ЭИ826 и на титановой основе ВТ22 с предлагаемым защитным покрытием при температурах 1000°С и 1200°С меньше на стали ВКС130 в 40 и 53,3 раз, на стали ВНС2 в 33,3 и 46,6 раз, на сплаве ЭИ826 меньше в 38 и 53 раза, на сплаве ВТ22 в 48 и 48 раз соответственно исследуемым температурам 1000°С, 1200°С при выдержке 25 ч по сравнению с покрытием-прототипом.

Плотность кажущаяся предлагаемого защитного покрытия на сталях ВКС130, ВНС2 и сплавах ЭИ826 и ВТ22 по сравнению с покрытием-прототипом выше при температуре 1000°С в 1,6 раза, при 1200°С в 1,8 раза.

Применение предлагаемого защитного технологического покрытия позволит получить качественную поверхность металлических деталей и заготовок при нагревах в обычных печах вместо печей с контролируемой атмосферой, обеспечить стабильные механические свойства, получить экономию дорогостоящих сталей и сплавов, снизить трудоемкость, энергоемкость производства металлических деталей и полуфабрикатов и повысить ресурс их эксплуатации в 1,5-2 раза при высоких температурах.

Таблица 2
Номера составов покрытийОкисляемость сталей ВКС130, ВНС2 и сплавов ЭИ826, ВТ22, г/см2Плотность кажущаяся покрытия, г/см3
Температура нагрева, °С при выдержке 25 часовТемпература отжига, °С при выдержке 1 час
1000120010001200
Предлагаемые покрытия на сталь ВКС130
10,150,3
20,150,33,83,8
30,150,3
Предлагаемые покрытия на сталь ВНС2
10,30,6
20,30,63,83,8
30,30,6
Предлагаемые покрытия на сплав ЭИ826
10,10,2
20,10,23,83,8
30,10,2
Предлагаемые покрытия на сплав ВТ22
10,250,45
20,250,453,83,8
30,250,45
Покрытие-прототип на сталь ВКС130
36162,62,1
Покрытие-прототип на сталь ВНС2
310282,62,1
Покрытие-прототип на сплав ЭИ826
33,810,62,62,1
Покрытие-прототип на сплав ВТ22
312222,62,1

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты