Защитное покрытие для меди

 

Изобретение относится к области получения защитного термостойкого покрытия на медной основе и может быть использовано в промышленности. Защитное покрытие для меди имеет следующий состав, мас.%: SiO₂ 30,5-54,5; B₂O₃ 7,0-13,0; Na₂O 11,0-14,0; K₂O 8,0-11,0; Al₂O₃ 6,0-7,0; CaO 4,0-5,0; BaO 7,0-8,0; Fe₃O₄ 1,0-5,0; MnO₂ 1,0-5,0; Co₂O₃ 0,5-1,5. Технической задачей изобретения является повышение прочности сцепления покрытия с медной подложкой и увеличение ее термостойкости.

Изобретение относится к области получения защитного термостойкого покрытия на медной основе и может быть использовано в промышленности.

Известно покрытие, наносимое в качестве грунтового слоя на медные индукторы /А.С.N 456795/, состав, мас.%: PbO 20-70; SiO₂ 20-60; B₂O₃ 3-17; Na₂O 0,5-5; K₂O 1-15.

Недостатком покрытия являются присутствие в его составе токсичного оксида свинца и необходимость нанесения покровной эмали.

Известен состав эмали для защиты меди и ее сплавов /А.с. N 967977/, мас. %: SiO₂ 72,6-76,4; Li₂O 3,5-4,9; Na₂O 4,9-7,0; K₂O 1,4-2,8; B₂O₃ 0,7-1,6; Al₂O₃ 1,6-2,3; CuO 0,7- 1,2; Cr₂O₃ 1,2-1,6; Fe₂O₃ 0,7-1,6; CaF₂ 5,6-7,1.

Недостатком покрытия является низкое содержание B₂O₃ при одновременно высоком содержании SiO₂, что может привести к плохому провару фритты.

Наиболее близким к изобретению является покрытие состава, мас.%: SiO₂ 22,5; B₂O₃ 11,9; Al₂O₃ 3,5; K₂O 9,6; Na₂O 12,7; CaO 8,6; CuO 0,5; BaO 26,2 /Г.И.Журавлев. Химия и технология термостойких неорганических покрытий. - Л. : Издательство "Химия", 1975, с.170/.

Недостатком указанного покрятия является недостаточно высокая его термостойкость.

Задачей данного изобретения является повышение прочности сцепления покрытия с медной подложкой и увеличение его термостойкости за счет образования в промежуточном слое кристаллических фаз шпинелевидного типа. Задача решается тем, что эмалевое покрытие, включающее SiO₂, B₂O₃, Na₂O, K₂O, Al₂O₃, CaO, BaO дополнительно содержит оксиды Fe₃O₄, MnO₂ и Co₂O₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO₂ - 30,5-54,5 B₂O₃ - 7,0-13,0 Na₂O - 11,0-14,0 K₂O - 8,0-11,0 Al₂O₃ - 6,0-7,0 CaO - 4,0-5,0 BaO - 7,0-8,0 Fe₃O₄ - 1,0-5,0 MnO₂ - 1,0-5,0
Co₂O₃ - 0,5-1,5
Данные покрытия способствуют антикоррозионной защите меди, имеют высокую прочность сцепления и термостойкость.

Для достижения данной цели в состав покрытия вводили оксиды Fe₃O₄, MnO₂ и Co₂O₃, обеспечивающие прочное сцепление покрытия с медью.

Для улучшения реологических свойств шликера в качестве мельничных добавок вводятся глина Часов-Ярская и поташ.

Данное покрытие наносилось на металл методом облива толщиной 0,15...0,30 мм, высушивалось и обжигалось при температуре 850 ± 10^oC.

Пример 1.

Для испытания был взят состав покрытия, мас.%:
SiO₂ - 54,5
B₂O₃ - 7,0
Na₂O - 11,0
K₂O - 8,0
Al₂O₃ - 6,0
CaO - 4,0
BaO - 7,0
Fe₃O₄ - 1,0
MnO₂ - 1,0
Co₂O₃ - 0,5
Эмалевое покрытие получали на базе эмалевой фритты, к которой при помоле в шаровых мельницах добавляли, мас.%: глины 3; поташа 0,1; воды 40...50. Покрытие наносилось на медные образцы, высушивалось и обжигалось при температуре 850±10^oC.

Испытания защитного покрытия на прочность сцепления с медной подложкой проводили по методике ступенчатой вытяжки, разработанной на кафедре ТКС и ВВ НГТУ, а на термостойкость - методом термоциклирования. Для данного состава прочность сцепления составила 95%, а термостойкость T(20...4000^oC) 40 циклов.

Пример 2.

Взят следующий состав покрытия, мас.%:
SiO₂ - 42,5
B₂O₃ - 10,0
Na₂O - 12,5
K₂O - 9,5
Al₂O₃ - 6,5
CaO - 4,5
BaO - 7,5
Fe₃O₄ - 3,0
MnO₂ - 3,0
Co₂O₃ - 1,0
По окончанию испытаний, проведенных аналогично описанным в примере 1, было выяснено, что защитное покрытие имеет средний индекс сцепления при вытяжке 7 мм, равный 97,6%. Термостойкость покрытия T(20...400^oC) 45 циклов.

Пример 3.

Состав покрытия принят следующий, мас.%:
SiO₂ - 30,5
B₂O₃ - 13,0
Na₂O - 14,0
K₂O - 11,0
Al₂O₃ - 7,0
CaO - 5,0
BaO - 8,0
Fe₃O₄ - 5,0
MnO₂ - 5,0
Co₂O₃ - 1,5
Испытание проводилось аналогично описанному в примере 1. Было выяснено, что прочность сцепления равна 96%, а термостойкость T(20 ...400^oC) 45 циклов.

Из приведенных примеров видно, что использование данного состава позволяет:
1. Значительно сократить потери меди при окалинообразовании.

2. Получить более качественные защитные покрытия.

Формула изобретения

Защитное покрытие для меди, включающее SiO₂, B₂O₃, Na₂O, K₂O, Al₂O₃, CaO, BaO, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит Fe₃O₄, MnO₂ и Со₂О₃ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO₂ - 30,5 - 54,5
B₂O₃ - 7,0 - 13,0
Na₂O - 11,0 - 14,0
K₂O - 8,0 - 11,0
Al₂O₃ - 6,0 - 7,0
CaO - 4,0 - 5,0
BaO - 7,0 - 8,0
Fe₃O₄ - 1,0 - 5,0
MnO₂ - 1,0 - 5,0
Co₂O₃ - 0,5 - 1,5