Состав для получения защитного покрытия

 

Использование: химико-термическая обработка металла и углеграфита для получения защитных покрытий металлургического оборудования, например электродов. Сущность изобретения: предложенный состав для получения защитного покрытия содержит 20-30 мас.% диборида титана; 20-30 мас.% графита и водный раствор карбоксиметилцеллюлозы остальное. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 С 18/00, 30/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ( ф„

Ю (р ! ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4733572/02 (22) 03.07,89 (46) 15.06.92. Бюл. № 22 (71) Уральский научно-исследовательский институт трубной промышленности (72) Т.В,Костарева, Ю.А,Поповцев, Л.П.цивилева, И,Ф.Порох, Ю.Г.Томашевич и

О.А.Смоленцев (53) 621.793,7:669.018.95 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 827460, кл. С 04 В 35/84, 1981.

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и углеграфита и може-. быть использовано для получения защитных покрытий в металлургическом производстве и в производствах, где используются изделия из графита.

Известны различные составы для газотермического нанесения на поверхности изделий из металлов, сплавов и углеграфита, для их пропитки и диффузионного парс-газового насыщения.

Известен обмазывающий состав, наносимый пульверизацией или обмазкой на поверхность графитированных электродов, на которые предварительно металлизацией наносят слой алюминия. Оба слоя затем подвергают термообработке дугой, Данный состав преимущественно защищает против коррозионного воздействия кислорода при высоких температурах и электропроводен.

Известен другой обмазывающий состав для защиты графитированных электродов на основе ферросплавов. Недостаток ука<о> . Ж <и> 1 740494 А 1 (54) СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ (57) Использование . химико-термическая обработка металла и углеграфита для получения защитных покрытий металлургического оборудования, например электродов.

Сущность изобретения: предложенный состав для получения защитного покрытия содержит 20-30 мас.% диборида титана;

20 — 30 мас.% графита и водный раствор карбоксиметилцеллюлозы остальное. 2 табл. занного состава в том, что он в основном защищает только от коррозионного воздействия кислорода при высоких температу рах.

Названные составы пригодны преимущественно для защиты графитовой подложки и имеют неудовлетворительную адгезию к металлической подложке, Наиболее близкой к изобретению является обмазка для получения защитного покрытия на графитированных электродах, содержащая диборид титана и жидкое стек ло следующего состава, мас.%:

Диборид титана 1,6 — 8

Жидкое стекло . 100 — 101

Недостатком этой обмазки является защита только от коррозионного и слабого эрозионного воздействия кислорода и газообразных кислородсодержащих соединений в условиях дуговых сталеплавильных печей. Она пригодна только для защиты графитовой подложки и имеет неудовлетворительную адгезию к металлической подложке, т.е. низкую прочность сцепления с подложкой, 1740494

Целью изобретения является повышение износостойкости и коррозионной стойкости покрытия, его эксплуатационной надежности за счет повышения прочности сцепления с подложкой, Поставленная цель достигается тем, что состав для получения защитного покрытия, содержащий диборид титана и связующее, дополнительно содержит порошок графита, а в качестве связующего — водный раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ-Н) при следующем соотношении ингредиентов, мас. :

Диборид титана 20-30

Графит 20-30

8 -ный водный раствор карбоксиметилцеллюлозы Остальное

Данный состав для получения защитного покрытия характеризуется введением новых компонентов — графита и в качестве связующего водного раствора карбоксиметил целлюлозы (KM Ц-Н), обеспечивающих требуемые адгезионные характеристики (прочность сцепления) к металлической подложке, повышение износостойкости и коррозионной стойкости покрытия, его эксплуатационной надежности, Графит и коксовый остаток, образованный из карбоксиметилцеллюлозы при термообработке образцов с покрытием, являются карбидообразующими и образующими твердые растворы веществами, Образование карбидов, твердых растворов углерода в металле повышает износостойкость покрытия и прочность его сцепления с подложкой за счет образования химических связей и твердых растворов между ними. Кроме того, графит (углерод) устойчив при воздействии галогенсодержащих сред.

Для экспериментальной проверки данного состава были подготовлены смеси компонентов. Смеси получали смешиванием твердых компонентов в смесительной машине, затем к ним добавляли предварительно подготовленное связующее — 8,0 ный водный раствор КМЦ-Н для полного смачивания всех частиц твердых компонентов.

Указанное соотношение компонентов обеспечивало прежде всего хорошую адгеэию обмазки с подложкой в момент ее нанесения и после сушки.

Составы с более низким содержанием твердых компонентов (с содержанием КМЦН более 60 ) давали жидкую.обмазку, которая стекала с поверхности образцов практически полностью в момент нанесения. Составы с более высоким содержанием

3Î

55 твердых компонентов (с содержанием KM ЦН менее 40 ) давали очень густую обмазку, которая осыпалась уже при нанесении.

Фракционный состав всех порошкообразных наполнителей, кроме TiOz, определяется границами 40 — 60 мкм (с высевом фракции меньше 40 мкм и больше 60 мкм).

Фракционный состав TiOz 10-40 мкм с содержанием фракции меньше 10 мкм 2 — 370 и больше 40 мкм не более 2 — 5 %, но не выше

60 мкм и не ниже 5 мкм, Цилиндрические образцы из стали 45, ШХ-15, ЗОХГС и электродного графита диаметром 24 мм и высотой 60 мм с нанесенной обмазкой сушили на воздухе в течение 20 ч, а при температуре 200 — 250 С вЂ” в течение

2 ч. Затем обрабатывали в плазме индукционного разряда на установке, состоящей из плазмотрона с индукционной плазменной горелкой и рабочей камеры с устройством для вращения образцов со скоростью 7 — 9 об/мин, Питание индуктора осущест злялось от лампового генератора типа ВЧ Л-60 с частотой 1,76 мГц.

В табл. 1 приведены режимы термической обработки образцов в плазме индукционного разряда.

Термическую обработку обмазанных образцов можно проводить и в дуговой плазме, и в печной атмосфере.

Постановочные эксперименты показали результативность и технологичность этих способов термической обработки. Использование плазмы индукционного разряда обусловлено необходимым конструктивным исполнением этого способа, т.е. возможностью фиксировать все параметры процесса и рациональным креплением образцов.

В табл. 2 представлены качественные характеристики образцов из графита и стали с покрытием из различных предлагаемых и известных обмаэывающих составов после обработки в плазме индукционного разряда в течение 3-5 мин.

Приведенные в табл. 2 результаты лабораторных испытаний подтверждают повышение прочности сцепления покрытий на их основе со стальной подложкой в 4 — 6 раз; повышение иэносостойкости при трении о сухой абразив образцов из стали 45, ШХ-15 и ЗОХГС с данными покрытиями в 2 — 8 раз по сравнению с известными; повышение коррозионной стойкости в среде 10 $ HCI npu

40 С образцов из стали 45, LUX-15 и ЗОХГС с покрытием на основе данных обмазок в

1,5-3 раза.

Использование изобретения ..озволяет повысить эксплуатационный срок изделий с покрытиями в 2 — 5 раз за счет высокой изно1740494 со-и коррозионной стойкости при повышенной прочности сцепления, Формула изобретения

Состав для получения защитного покрытия, содержащий порошок диборида титана и связующее, отл ича ющийся тем, что, с целью повышения износостойкости и коррозионной стойкости покрытия, его эксплуатационной надежности за счет повышеТаблица 1

Таблица 2

Корроэион- j ная стойкость покрытия на подложке из стали пр»

40 С.гlм с *

Прочность сцепления покрытия с подложкой из ст.ЗОХГС, кгоlмгл. Прочность сцепления покрытия с подложкой из графита электрода, кгсlмм

Прочность сцепления покрытия с подложкой из ст. ШХ15, кгс/ммг

Состав обмазки

Соотношение компоИзносостоикость покрытия на подложке из стали 45, ШХ-15, ЭОХГС, r/чь

Прочность сцепления покрытия с ожкой ст. 45.

/мм

0,3-0,4

1,6-2.0

1,5-2.0

2,0-2.3

1.5-1,9

0.53-0.96

120

Подложка иэ графита

80

0.6- 1,1

0.5-0.9

0.3-0.4

2,4-2.8

1,3-1,5

1.О

ЭО

1,8-2.5

0,25-0,32

1,73-2.3

1.7-2.4

1,8-2,55 1,8-2 5

1,7-2.3

0.25-0.32

1,0

1.75-2,Э

1,8-2,6

0,25-0.33

1.7-2.4

1,1-1,2

46,3

50

1,8-2.4

1.8-2.5 износостойкость выражается в потере веса образца с покрытием v без покрытия (ст.45) в граммах при истирании об абразивную шкурку в течение часа.

"* корроэионная стойкость выражается в потере веса образца (в граммах) с пахрытие11 торцовой и боковои поверхностей в 1 м при нахождении в среде 107, HCI при 40 С в течение суток. " Fe-Si 3-12 весовых частей.

Na2Si02 п НгΠ— 100 - 101 вес.ч.

* TiB2-1.6 — 8,0: ес.ч. На2510з.п НгΠ— 100 IОI вес.ч. а

Составитель Н.Полевова

Редактор Н.Швыдкая Техред M.Ìîðãåíòàë Ко ектор О.Кравцова рр

Подписное

Заказ 2054 Тираж тк ытиям и и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", . р д, у .

1\ г. Ужго о, л.Гагарина, 101

Известный " (аналог)

Fe-Si-наполнитель, жид. стекло (N42SI02 пНгО) матрица

Иэвестнып * * (прототип) Т! Вг-наполнитель, жидкое стекло-матрица, связующее

Сталь 45 (беэ обмаэки)

TI8 2

Графит

КМЦ+ Н20

Т102

Графит

КМЦ+Н20

Tl B2

Графит

Органическое связукн щее

КМЦ+ Н20

Сталь lUX-15 (без обмазки)

Сталь ЗОХГС (без обмаэки ния прочности сцепления с подложкой, он дополнительно содержит порошок графита, а в качестве связующего — водный раствор карбоксиметилцеллюлозы при следующем

5 соотношении ингредиентов, мас.7:

Диборид титана 20-30

Графит 20-30

Водный раствор карбоксиметил10 целлюлозы Остальное