Способ эмалирования изделий из черных металлов

 

Изобретение касается эмалирования изделий. Способ включает обработку поверхности водными растворами солей металлов, контактно вытесняемых металлом основы изделия, сушку, термообработку при 700± 10°C в течение 3± 0,5, друбеструйную обработку, нанесение эмалевого покрытия и обжиг.

Изобретение относится к металлургии, а именно к защите изделий из металла от коррозии и улучшения их декоративного вида.

Известен способ получения изделий со стеклоэмалевым покрытием, включающий подготовку основы изделий к нанесению стеклоэмалевого покрытия, нанесение стеклоэмалевого покрытия на основу и обжиг основы [1].

Известно, что для нанесения стеклоэмалевых покрытий используются основы из специальных сталей и чугуна, обладающие следующими свойствами: однородные химически и металлографически; химический состав стали должен находиться в определенных пределах; без посторонних включений, трещин, расслоений, пузырьков и раковин; содержание минимального количества газов, в особенности водорода, и возможное снижение поглощения его при травлении (подготовка поверхности под нанесение покрытий). Для подготовки поверхностей под нанесение стеклоэмалевых покрытий используются методы, сводящиеся в основном к получению чистой поверхности без жировых загрязнений, ржавчины и окалины. Для стали: обезжиривание химическим, физико-химическим или термическим методом с целью дополнительного устранения напряжений, возникающих при формовке изделий, травлением для удаления с металла окалины и ржавчины с последующей промывкой, нейтрализацией остатков кислоты и сушкой. Для чугуна: дробеструйная обработка или отжиг при 750-800^оС с целью разрушения цементита с последующей дробеструйной обработкой.

Недостатки этого способа заключаются в невозможности его использования для нанесения стеклоэмалевого покрытия на детали из металлопорошков из-за пористости материала основы. Это ограничивает номенклатуру изделий из металлопорошков, возможных для эмалирования.

Известен способ эмалирования изделий из черных металлов, включающий подготовку поверхности путем ее обработки водными растворами солей металлов, в частности сульфатов меди и никеля, вытесняемых железом, после чего изделие подвергают эмалированию, т.е. наносят эмалевое покрытие и обжигают [2] . По этому способу с целью предотвращения появления на эмалированных изделиях дефекта, называемого "рыбья чешуя", поверхность изделий обрабатывают последовательно сначала холодным кислым раствором сульфата меди, а затем 0,8-1,0% -ным раствором сульфата никеля. Однако эти растворы воздействуют только на наружную поверхность металла и не обеспечивают пропитки пористой основы по объему.

Целью изобретения является повышение качества эмалевых покрытий на пористых изделиях, изготовленных методом порошковой металлургии.

Для достижения поставленной цели в способе эмалирования изделий, включающем подготовку поверхности путем ее обработки водными растворами солей металлов, контактно вытесняемых металлом основы изделия, нанесение эмалевого покрытия и обжиг, перед нанесением эмалевого покрытия изделие дополнительно сушат, подвергают термообработке при 700±10^оС в течение 3±0,5 мин и затем дробеструйной обработке. При таком процессе эти растворы, а также все растворы солей металлов, стоящих правее в ряду напряжений металла основы, например меди, никеля, кобальта и пр., пропитывают пористую основу по объему, так как в результате пропитки металлопорошковой основы указанными растворами, в частности для железной основы сульфатом меди, сульфатом никеля или сульфатом кобальта, происходит контактное выделение меди, никеля или кобальта, препятствующее разрушению (окалинообразование) основы при термообработке. Вследствие окисления контактно выделившихся металлов воздухом, находящимся в порах основы, получают основу без воздушных (газовых) включений. Это обеспечивает возможность эмалирования металлопорошковой основы.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут в качестве основы деталь, изготовленную методом порошковой металлургии, с пористой поверхностью, состоящую преимущественно из железа. Поверхность детали подвергают обработке водным раствором металла, стоящего правее металла основы (железа) в ряду напряжений, путем погружения в раствор или пульверизации в течение 1-2 мин на 1 мм толщины основы. После пропитки основу сушат в течение 10-20 мин при 100±5^оС, подвергают термообработке при 700±10^оС в течение 3±0,5 мин на 1 мм толщины основы и механообработке, а именно дробеструйной обработке. Поверхность основы, очищенная от окалины дробеструйной обработкой, подготовлена для стеклоэмалевого покрытия. Далее на подготовленную таким образом металлопорошковую основу наносят стеклоэмалевое покрытие, имеющее сцепление с основой, например грунт 2015 или 35, которое после сушки подвергают оплавлению (обжигу) при температуре, соответствующей их плавлению.

П р и м е р 1. Для экспериментальной проверки использовались втулки двух размеров высотой 50 мм, наружным диаметром 60 мм, внутренним 55 и 50 мм, изготовленные из порошковой композиции следующего состава, мас.%: железо 96,5; медь 2,0; графит 1,0; стеарат цинка 0,5. Втулки погружали в 10%-ный водный раствор сульфата меди (CuSО₄^.5Н₂О) с толщиной стенки 10 мм на 10 мин (1 мин х 10 мм) и с толщиной стенки 5 мм на 5 мин (1 мин х 5 мм). Затем втулки подвергали сушке при 100±5^оС в течение 10 мин и отжигу при 700±10^оС в течение 30 мин с толщиной стенки 10 мм (3 мин х 10 мм) и 15 мин с толщиной стенки 5 мм (3 мин х 5 мм). После остывания втулки подвергали дробеструйной обработке. После такой подготовки на поверхность втулок мокрым (шликерным) способом наносили грунт 2015, производили его сушку и обжиг (оплавление) при 870±5^оС в течение 8 мин для втулок с толщиной стенки 10 мм и 5 мин для втулок с толщиной стенки 5 мм. После остывания втулок тем же методом наносили титановую (покрывную) эмаль Т₁, которую после сушки обжигали при 800±10^оС в течение 7 и 4 мин соответственно толщине втулок 10 и 5 мм.

П р и м е р 2. Втулки тех же размеров погружали в 10%-ный раствор сульфата никеля (NiSО₄^.7Н₂О) и обрабатывали по приведенным технологии и режимам.

Эмалированные таким образом втулки при визуальном осмотре в течение полугода не имели дефектов, характерных для эмали, нанесенной на стали с высоким содержанием углерода и водорода, типа сколов, "рыбьей чешуи" и пр. Общая толщина эмалевого слоя составляла 0,8±0,1 мм. При проверке эмалевого покрытия на сплошность дефектоскопом ИДС-07 с напряжением 12000 В дефектов не обнаружено. Глубина проникновения эмали в микропоры пористой основы, проверенная на шлифах металлографическим методом, достигала 0,6 мм, что способствовало дополнительному механическому сцеплению стеклоэмалевого слоя с основой. Сцепление стеклоэмалевого слоя с основой, проверенное методом удара по ГОСТ 4765-73, хорошее.

Формула изобретения

СПОСОБ ЭМАЛИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий подготовку поверхности путем ее обработки водными растворами солей металлов, контакто вытесняемых металлом основы изделия, нанесение эмалевого покрытия и обжиг, отличающийся тем, что перед нанесением эмалевого покрытия изделие дополнительно сушат, подвергают термообработке при 700 ± 10^oС в течение 3 ± 0,5 мин и затем дробеструйной обработке.