Композиция для защиты сталей от окисления

 

Сущность изобретения: композиция для защиты сталей от окисления содержит в мас.%: фритта ЭСП-210 3,3 - 5,5, жидкое стекло 23,9 - 33,2, глинозем технический 14 - 44,1, песок 25,9 - 46,4, глина огнеупорная 0,9 - 2,8. Характеристика покрытия: температурный интервал защитного действия до 1100°С, время защитного действия 2 ч. Самоотслаивания покрытия после термообработки и охлаждения не наблюдается, при ударе покрытие не скалывается.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4916129/33 (22) 04.03,91 (46) 23.09.92. Бюл. ¹ 35 (71) Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (72) А. Г. Ткачев, Е. А. Яценко, Н. В, Гурнович, А. П. Зубехин и Т, А, Ионина (56) Авторское свидетельство СССР

N821508,,кл. С 21 D 1/70, 1979, Авторское свидет льство СССР № 1491825, кл. С 03 С 8/14, 1987.

Изобретение относится к области термической обработки сталей, в частности, низколегированных, и может быть использовано в машиностроительной, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Известно покрытие, применяемое для защиты никеля и его сплавов от окисления при высокотемпературном нагреве, содержащее нефелиновый концентрат, датолитовый концентрат, жидкое стекло и воду (СМ

А, С. СССР N- 983146, кл, С 21 D 1/68, Б, И. № 4 1983), при следующем соотношении компонентов, мас.%: нефелиновый концентрат 24,5 — 50,5 датолитовый концентрат 21,5 — 38,5 жидкое стекло 9,3 — 12,3 вода остальное

Недостатком этого покрытия является его способность к защите металла в течение весьма непродолжительного времени (1.ЯЛ 1763400 А1 (s>)s С 03 С 8/14, С 21 0 1/70 (54) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТАЛЕЙ

ОТ ОКИСЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: композиция для защиты сталей от окисления содержит в мас. : фритта ЭСП-210 3 3 — 5,5, жидкое стекло 23,9 — 33,2, глинозем технический 14 — 44,1, песок 25,9 — 46,4, глина огнеупорная

0,9 — 2,8. Характеристика покрытия: темпе, ратурный интервал защитного действия до

1100 С, время защитного действия 2 ч. Самоотслаивания покрытия после термообработки и охлаждения не наблюдается, при ударе покрытие не скалывается, час), Известно также покрытие, применяемое для защиты металлов от окисления при нагреве, содержащее огнеупорную глину, вермикулит, шамот, хлористый цинк и воду (СМ А, С. СССР ¹ 821508, кл, С 21 D 1/70, Б. И, № 14 1981), при следующем соотношении компонентов, мас,%: огнеупорная глина 18,0 — 24,0 вермикулит 24,0 — 32,0 шамот 18,0 — 24,0 хлористый цинк 1,0 — 2,0 вода остальное.

Недостатком этого покрытия является необходимость механического воздействия для удаления покрытия с поверхности металла по окончании процесса термообработки, Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является покрытие, содержащее фритту, TiCrBz, горючий сланец и жидкое стекло (СМ А. С.

СССР N 1491825, кл. С 03 С 8/14, Б. И, N. 10

1763400

1989) при следующем их соотношении, мас.%: фритта 75,0 — 82,7

TiCrBz 1,5 — 3,5 горючий сланец 0,8 — 1,5 жидкое стекло остальное, причем фритта содержит следующие компоненты, мас,%:

А!гОз 1,0 — 1,5

МагО 9,0 — 10,0

ВгОз 16,0 — 18,0

РгО5 2,0 — 3,0

КгО 2,5 — 3,0

TiOz 17,0 — 20,0

MgO 1,5 — 3,0

МазА! Е6 10,0 — 12,0

Si02 остальное.

Недостатками этого покрытия являются:

1) неспособность покрытия к защите сталей при температурах, превышающих

1060 — 1070 С;

2) недостаточная длительность сохранения покрытием своих защитных свойств (1 час) при максимальной темйературе, Целью данного изобретения является расширение температурного интервала и продолжительности защитного действия покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая композиция для защиты сталей от окисления при нагреве содержит фритту эмали ЭСП- 210, ГОСТ 24405-80, жидкое стекло, глинозем технический, песок и глину огнеупорную при следующем соотношении компонентов, мас,%: фритта эмали

ЭСП-210 3,3 — 5,5 жидкое стекло 23,9 — 33,2 глинозем технический 14,0 — 44,1 песок 25,9 — 46,4 глина огнеупорная 0,9 — 2,8.

Отличие данного изобретения состоит в комплексном введении в покрытие двух тугоплавких компонентов (глинозем технический и песок), позволяющих увеличить как максимальную рабочую температуру использования предлагаемого покрытия, так и продолжительность защитного действия при этой температуре.

Жидкое стекло, образуя при сушке газонепроницаемую пленку, позволяет осуществить защиту металла, начиная уже с комнатных температур. Фритта эмали ЭСП210", размягчаясь при 500 — 600 С, способствует сохранению слоя, препятствующего проникновению кислорода при этих температурах и выше, Далее, наличие огнеупорных компонентов (глинозем технический, песок) в покрытии обуславливает снижение коэффициента диффузии кислорода при высоких температурах (950 — 1100 С). Следовательно, предлагаемое покрытие позволяет обеспечить защиту стали от окисления в до5 вольно широком интервале температур (начиная с комнатных и до 1100 С).

Кроме того, большое количество тугоплавких компонентов предотвращает взаимодействие легкоплавких компонентов

10 покрытия с металлом, и, как следствие, образование прочного сцепления между ними, что обуславливает полное самоскалывание покрытия после термообработки, Пример 1

15 Для приготовления покрытия исходные компоненты, за исключением жидкого стекла, раздельно размалывали в шаровой мельнице до прохода через сито 3600 отв/см, г

В качестве фритты использовали стан20 дартную фритту эмали ЭСП-210 ГОСТ

24405-80 следующего состава, мас,%: Я!Ог — 54,2; А!гОз — 7,5; ВгОз — 16,0; МагΠ— 19,0;

СаΠ— 3,3; F, сверх 100% — 7,0.

К компонентам, отвешенным в соответ25 ствии с указанным составом, добавляли воду в количестве, необходимом для нанесения покрытия пульверизацией. Покрытие наносили на холодную обезжиренную поверхность заготовок стали, например

30 15Х2НМФА, и высушивали при температуре

20 — 24 С, Толщина покрытия составила 0,3 — 0,5 мм. Образцы с нанесенным покрытием загружали в печь типа СНОЛ-1.62, 5.1/11ИИ 4.2 и нагревали со скоростью 70—

35 100 С/ч до достижения 1100 С, после чего температуру в печи стабилизировали и образцы выдерживали в течение 2 часов, затем образцы извлекали и охлаждали на воздухе, Для испытания была взята компо40 зиция. покрытия следующего состава, Mac % фритта эмали

Э СП-210" 8,2 жидкое стекло 35,7

45 глинозем технический 2,8 песок 53,1 глина огнеупорная 0,2.

Самоотслаивание покрытия после термообработки и охлаждения не наблюда50 лось, при ударе покрытие также не скалы вается.

Пример 2.

Покрытие имело следующий состав, мас.%:

55 - фритта эмали

Э СП-210 5,5 жидкое стекло 33,2 глинозем технический 14,0 песок 46,4 глина огнеупорная / 0,9.

1763400

Подготовка компонентов составов, нанесение их на образцы стали и термообработка осуществлялась аналогично примеру

1.

При охлаждении покрытия наблюдалось 100 самоотслаивание покрытия, поверхностная оксидная пленка не более 0,05 мм, поверхность металла ровная, матовая.

Пример 3.

Была приготовлена композиция покрытия следующего состава, мас, : фритта эмали

Э СП-21(Ф 4,8 жидкое стекло 28,9 глинозем технический 27,3

- песок 37,3 глина огнеупорная 1,7, Подготовка составов, нанесение и термообработка осуществлялись по схеме, описанной в примере 1.

При охлаждении наблюдалось 10070 самоотслаивание покрытия, поверхность металла светлая, ровная, оксидной пленки практически нет.

Пример 4..

Для испытания использовалась композиция покрытия сгедующего состава, масс. : фритта эмали

Э СП-210С 3,3 жидкое стекло 23,9 глинозем технический 44,1 песок 25,9 глина огнеупорная 2,8.

Приготовление покрытия, его нанесение и термообработка осуществлялись по схеме, описанной в примере 1, При охлаждении покрытия наблюдалось его 100 самоотслаивание, поверхность стали светло-серая, ровная, матовая, толщина оксидной пленки не более 0,05 мм, Пример 5, Было приготовлено покрытие следующего состава, масс. 70: фритта эмали

ЭСП-210 1,5 жидкое стекло 13,4 глинозем технический 66,0 песок 14,9 глина огнеупорная 4;2, Подготовка состава покрытия, нанесение и термообработка осуществлялись согласно схеме в примере 1.

При охлаждении наблюдалось самоотслаивание покрытия на 80/ площади образца, поверхность стали была темная, неоднородная.

Пример 6, Для испытания по прототипу использовалась композиция покрытия следующего состава, масс. :

5 фритта 78,8

Т1СгВг 2,5 горючий сланец 1,2 жидкое стекло 17,5 причем фритта-была сварена следующе10 го состава, масс,0 : А!20з — 1,25; МарΠ— 9,5;

В20з — 17,0; Р205 — 2,5; К20 — 2,7; Т!02 — 18,5;

MgO — 2,25; NaaAIF!» — 11,0; 3102 — 35,3, Подготовка компонентов, нанесение покрытия и термообработка осуществля15 лись аналогично примеру 1.

При охлаждении образца самоотслаивание покрытия наблюдалось на 600 площади образца, поверхность образца была темная, матовая, толщина оксидной пленки

20 составляла около 0,3 мм.

Из выше описанного видно, что для покрытий в примерах 2, 3, 4 самоотслаивание составляет 100 . При содержании в составе покрытия компонентов вне пределов, пред25 лагаемых настоящим изобретением (составы покрытий в примерах 1, 5) либо самоотслаивание покрытия не наблюдается, либо под покрытием образуется заметная оксидная пленка толщиной до 0,2 мм.

30 Таким образом, предлагаемый в заявке состав покрытия обеспечивает 10070 самоудаление покрытия после термообработки вместе с достаточной защитой поверхности металла от окисления в течение 2 часов при

35 температуре 1100 С, в то время как состав покрытия по прототипу (А, С, N 1491825) обеспечивает лишь 60 самоотслаивание покрытия наряду с худшей защитой металла при том же режиме термообработки, 40

Формула изобретения

Композиция для защиты сталей от окисления, включающая силикатную фритту и жидкое стекло, отличающаяся тем, 45 что, с целью расширения температурного интервала и продолжительности защитного действия, оно в качестве силикатной фритты содержит фритту ЭСП-210 и дополнительно технический глинозем, песок и огнеупор50 ную глину при следующем соотношении компонентов, мас. : фритта

Э СП-210 3,3 — 5,5; жидкое стекло 23,9 — 33,2;

55 технический глинозем 14,0 — 44,1; песок 25,9 — 46,4; огнеупорная глина 0,9 — 2,8.