Способ защиты металлических литейных форм от коррозии

 

Способ относится к литейному производству , в частности к производству отливок методом кокильного литья, например мелющих цилиндров. В процессе приготовления водного теплоизолирующего покрытия используют обескислороженную воду, которую предварительно обрабатывают гидразином и медным купоросом в количестве 8...20 мг/л и 1...3 мг/л соответственно. После ввода в обескислороженную воду наполнителя связующего и технологических добавок дополнительно вводят нитрилотриметилфосфоновую кислоту и щелочь. Последняя доводит рН до 9-10. Такой способ позволит снизить коррозионные процессы на поверхности кокиля, протекающие при высоких температурах и резких термических напряжениях и являющиеся основной причиной разрушения оснастки, улучшаются технологические свойства покрытия и качество отливок. Снижается потери от брака литья. 1 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s!)s В 22 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (Л

С: (21) 4880920/02 (22) 05.11.90 (46) 07.05.93. Бюл. В 17 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт цементной промышленности иНИИ Цемент" (72) Е.Н Мухин, В.Н.Цуканов и Д.В.Новиков (73) Е.Н.Мухин (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1303250, кл. В 22 С 3/00, 1984.

Сварика А.А. Покрытия литейных форм, М.: 1977, с, 118 — 121. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЪ| МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ОТ КОРРОЗИИ (57) Способ относится к литейному производству, в частности к производству отливок методом кокильного литья, например мелющих цилиндров. В процессе приготовлеИзобретение относится к технологии литья в металлические, преимущественно из чугуна и стали, литейные формы.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости металлических литейных форм и улучшение качества отливок.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты металлических литейных форм от коррозии, преимущественно из стали и чугуна, включающем приготовление водного теплоизолирующего покрытия, содержащего наполнитель, связующее, воду и технологические добавки и нанесение его на литейную форму, теплоизолирующее покрытие приготовляют на воде, предварительно обработанной гидразином и медным купоросом в количестве 8-20 мг/л и 1-3 мг/л соответственно, а после перемешива.ния и выдержки втечение 10-15 мин в рас„„5U„„1814586 АЗ ния водного теплоизолирующего покрытия используют обескислороженную воду, которую предварительно обрабатывают гидразином и медным купоросом r количестве

8...20 мг/л и 1...3 мг/л соответственно. После ввода в обескислороженную воду наполйителя связующего и технологических добавок дополнительно вводят нитрилотриметилфосфоновую кислоту и щелочь. Последняя доводит рН до 9 — 10. Такой способ позволит снизить коррозионные процессы на поверхности кокиля, протекающие при высоких температурах и резких термических напряжениях и являющиеся основной причиной разрушения оснастки, улучшаются технологические свойства покрытия и качество отливок. Снижаются потери от брака литья. 1 табл. твор вводят наполнитель, связующее, технологические добавки и дополнительно, нитрилотриметилфосфоновую кислоту ОЭ (НТФ) в количестве 0,1 — 10 мг/л готового покрытия и щелочь — до рН состава 9-10. ! идразин и медный купорос используют Ц1 в виде 1 Д водных растворов, (р

Гидразин выпускается в виде гидразин- ц гидрата по ГОСТ 19503 — 74Е с содержанием гидрааина о4-67 Д. Химическая формула

М2Н4.

Медный купорос выпускается по ГОСТ 4д

19347-84Е содержание медного купороса в марке "Б" 93;4, Химическая формула Си80д ..

° 5Н20.

Нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) выпускается по ТУ 6-02-1171-79, Химическая формула СзНЛ09Рз.

В краскомешалку, заполненную водой, добавляют расчетное количество 1;ь вод18 I 4586 ных растворов гидразина и медного купороса, Производят перемешивание воды 1 — 2 мин и дается выдержка 10 — 15 мин до полного прохождения реакции связывания кислорода NzHn+Oz = 2HzO + Nz и выделения азота. Затем на основе этой воды готовят кокильное покрытие по общепринятой технологии в зависимости от его состава и свойств входящих компонентов. После этого в приготовленный состав добавляется

НТФ в количестве 1,1-10 мг/л готового покрытия. Состав перемешивается. Определяется его щелочность и доводится до рН 9 — 10 добавкой щелочи. После перемешивания и процеживания покрытие готово к употреблению.

По стехиометрическому расчету приведенной выше формулы необходимо на 32 г моль кислорода вводить 32,048 r моль гидразина. При температуре воды от+5до40 С в ней содержится растворенного кислорода от 12,4 — 6,6 мг/л соответственно. Таким образом необходимо вводить гидразин в количестве 6,61 — 12,42 мг/л. Избыточное количество вводимого по нашей заявке гидразина необходимо для проведения восстановления меди в растворе> содержащем медный купорос. Восстановленная молекулярная медь является катализатором реакции связывания кислорода в воде, протекающей уже при комнатной температуре, а при нанесении покрытия на поверхность. металлической формы медь осаждается на ее поверхность, блокируя электрохимичес кую коррозию железа (материал кокиля), Проведенными исследованиями определена величина выдержки приготовленной воды в течение 10-15 мин.

Это время необходимо для полного связывания растворенного кислорода в воде и прохождение реакции восстановления ме- ди из раствора медного купороса. Большее время выдержки приведет к повторному насыщению воды кислородом и выпадению укрупняющихся частиц меди в осадок. Определены и количества вводимых НТФ и медного купороса. Результаты исследований, приведенные s таблице, однозначно показывают, что принятые количественные показатели по НТФ и медному купоросу дают положительный эффект. НТФ в составе кокильного покрытия кроме свойств ингибитора коррозии в присутствии солей меди (в отличие от солей цинка) играет основную. роль комплексообразователя, т;е. связывает медь в прочный комплекс, переводя процесс осаждения меди на поверхность кокиля в автокалитический, так как процесс образования зародыша меди происходит уже только на по верхности кокиля, а не во всем объеме кокильного покрытия, что резко увеличивает его живучесть. Кроме этого, НТФ приводит к незначительному растворению в воде нерастворимых в ней веществ, значительно повышая силы сцепления покрытия с кокилем и компонентов между собой (хемосорбция), Использование водного кокильного покрытия с рН 9 — 10 создает óñловия осаждения карбонатных пленок на

10 поверхности кокиля. Эти пленки значительно усиливают силы сцепления кокильного покрытия с поверхностью кокиля и снижают теплопроводность слоя покрытия. Кроме того, при использовании в качестве связующе15 ro жидкого стекла в среде с рН 9 — 10 не происходит укрупнение частиц SION и выпадения их в осадок. Водные растворы с рН

9-10 не вызывают коррозии железа, так как в них отсутствует агрессивная CuOz. Таким

20 образом, предложенный способ защиты металлических литейных форм от коррозии позволяет значительно увеличить стойкость оснастки за счет снижения интенсивности коррозионных процессов как в жидкойт, так

25 и в газовой среде, увеличения сил сцелпения слоя покрытия с поверхность>о кокиля; снижения теплопроводности слоя покрытия из-эа образования на поверхности кокиля слоя пористой меди и пористой карбонатной пленки. Пористость медного слоя очень высока и составляет около 9 х 10 микропу15 стот размером приблизительно 30 нм в 1 з см . Повышение качества отливок при использовании предлагаемого способа проис35 ходит из-за повышения стойкости оснастки, снижение теплопроводности кокильного покрытия и повышения его технологических характеристик: сил сцепления с кокилем и связи компонентов между собой. Напри40 мер, в нашем случае удалось снизить брак отливок мелющих цилиндров по наклонному мениску. Это объясняется тем, что, благодаря низкой теплопровод ности кокильного покрытия, отливки мелющих ци45 линдров затвердевали на горизонтальном участке кокильного конвейера и образовавшийся мениск (кокили открытые) располагался параллельно торцу цилиндра, В то время, как при использовании обычного

50 способа, из-эа высокой теплопроводности слоя покрытия, отливки затвердевали в большинстве случаев на накнном участке конвейера, т.е. раньше времени, 3а счет снижения скорости охлаждения отливки из

55 чугуна получались без отбела, снизились внутренние напряжения.

СуЩественными отличиями предлагаемого способа защиты металлических литейных форм от коррозии являются использование в качестве катализатора ре1814585 реэупьгаты испытангтй кокипьных покры ив реэ пьтаты испыта нп

% ентонит

Брак отжгвак по нарушена«ик геометрии

1форма ме".иска) при раэпивке 1т жидкого чугуна

Стойкость оснастки до повапеиив сетки раэгара. в

9,3

Зк4

9,3

9,3

222

9.3

215

9.3

1о6

201

9.3

216 тг>т в копинестве, от массы воды сверх 100 ) Составитель Е,Мукин

Техред М;Моргентал

Редактор

Корректор Е.папп

Заказ 1838 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 акции связывания кислорода в воде медного купороса, а не меди, что позволило процесс вести при комнатной температуре; использование в качестве комплексообразования с медью НТФ, у которой константа устойчивости высока и равна 1Т,75, кроме того, НТФ, как технологическая добавка к составу покрытия, увеличивает силы сцепления покрытия с кокилем и компонентов между собой (эффект сзпюбилизации и синергизма); достаточно высокий рН кокильного покрытия (9-10). Такая щелочная среда обеспечивает осаждение на поверхности кокиля карбонатных плеток, сни>кающих теплопроводность покрытия и усиливающих связь покрытия с поверхностью кокиля, рН в выбранных нами пределахобеспечивает эсаждение меди только на металлическую поверхность кокиля, не позволяя осаждаться меди на поверхность частиц огнеупорного наполнителя. В этих пределах

pl-I железо и его сплавы наиболее устойчивы против коррозии.

Данные испытаний приведены в таблице

Формула изобретения

Способ защиты металлических литей5 ных форм от коррозии, преимущественно из стали и чугуна, включающий приготовлен@ водного теплоизолирующего покрытия, GO» держащего наполнитель, связующее, воду и технологические добавки и нанесение его

10 налитейнуюформу, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости литейных форм и снижения брака отливок rlo нарушению их геометрии и качества говерхности, воду предварительно обрабатывак)т

15 гидразином и медным купоросом в количестве 8...20 мг/л и 1...3 мг/л соответственно, а после перемешивания и выдержки в течение 10...15 мин и введения в раствор напол-. нителя, связующего и техноло) ической

20 добавки дополнительно вводят нитрилотри- "метилфосфоновую кислоту в количестве

0,1...10мг/л и щелочьдодостижения приготовленного покрытия рН 9...10.