Жаростойкое стеклокристаллическое покрытие с ситалловой структурой для нихромовых сталей и сплавов

Изобретение относится к области синтеза жаростойких стеклокристаллических покрытий с ситалловой структурой для защиты нихромовых сталей и сплавов. Технический результат - снижение стоимости технологии покрытия за счет расширения сырьевой базы из отходов промышленности, получение сравнительно дешевого жаростойкого покрытия с высокими термомеханическими свойствами. Жаростойкое покрытие содержит: отход металлургического производства, имеющего следующий состав, мас.%: SiO2 - 26,00; Al2О3 - 45,88; CaO - 1,98; MgO - 3,82; NiO - 7,64; Fe2О3 - 7,65; CuO - 4,28; Mn2О3 - 0,78; Cr2О3 - 1,57; TiO2 - 0,15; Na2О - 0,15; Мо2О3 - 0,07; Ag2O - 0,01; InO - 0,01; Nb2О3 - 0,01, при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 - 15,10-55,00; CaO - 3,00-12,00; BaO - 1,00-4,50; ZnO - 1,00-9,00; TiO2 - 4,00-10,00; Li2O - 3,50-10,00; высокоглиноземистый отход Белокалитвенского комбината - 18,50-47,40; добавки на помол сверх 100%: глина - 2,5-8,5; Н3ВО3 - 0,005-0,05; шлаковый отход - 5-10; вода - 40-50% от сухой смеси компонентов.

 

Изобретение относится к области синтеза жаростойких покрытий для защиты нихромовых сплавов и сталей от высокотемпературной коррозии, в том числе электронагревателей и деталей обжигового инструмента в электрических печах при производстве эмалированных изделий.

Известна стеклокристаллическая эмаль для жаростойкого покрытия, предназначенного для защиты от высокотемпературной коррозии нихромовых сплавов (А.с. №1805101), состава, мас.%:

SiO2 - 34,63-45,16;

ВаО - 1,64-2,74;

СаО - 7,26-11,50;

MgO - 1,52-2,27;

К2О - 0,10-6,90;

LiO - 2,74-8,32;

Al2О3 - 26,60-29,25;

TiO2 - 4,54-10,38;

Na2O - 0,81-3,64.

Недостатком покрытия является то, что в качестве добавки на помол вводится Cr2О3, который при эксплуатации сублимирует из покрытия. При этом Cr2О3, реагируя с белым или светлым эмалевым покрытием изделий, способствует образованию цветных пятен на их поверхности, вызывая тем самым брак изделий.

Известно жаростойкое покрытие (Патент №2163897) для защиты жаропрочных никелевых сплавов от разрушения под действием газовой коррозии высокоскоростного потока горячих газов состава, мас.%:

SiO2 - 38,0-52,6;

Al2О3 - 18,0-20,0;

MgO - 0,9-2,0;

СаО - 3,5-7,5;

BaO - 7,0-9,0;

TiO2 - 2,5-4,0;

В2O3 - 6,0-7,5;

Cr2O3 - 4,0-5,5;

минеральное комплексное соединение - 5,5-6,5.

Состав минерального комплексного соединения на основе SiO2, мас.%:

SiO2 - 56,25-58,5;

Al2О3 - 34,30-35,10;

MgO - 1,0-1,1;

СаО - 1,0-1,2;

К2О - 2,5-2,6;

Na2O - 0,6-0,7;

SO3 - 0,15-0,25;

TiO2 - 1,6-1,8;

Fe2O3 - 0,8-1,0;

SiB4 - 18,0-21.

Недостатком этого покрытия является высокая температура обжига покрытия при его нанесении на нихром. Так как нихром, например, марки Х20Н80 уже при 1180-1200°С претерпевает структурные изменения, то температура защитных покрытий для него должна быть не выше 1100-1150°С. Кроме того, в составе покрытия содержится Cr2О3, который при эксплуатации сублимирует из покрытия. При этом Cr2О3, реагируя с белым или светлым эмалевым покрытием изделий, способствует образованию цветных пятен на их поверхности, вызывая тем самым брак изделий.

В качестве прототипа может служить жаростойкое ситалловое покрытие для нихромовых сталей и сплавов (патент №2209787) следующего состава, мас.%:

SiO2 - 15,10-55,00;

CaO - 3,00-12,00;

BaO - 1,00-4,50;

ZnO - 1,00-9,00;

TiO2 - 4,00-10,00;

Li2O - 3,50-10,00,

высокоглиноземистый отход Белокалитвенского комбината - 18,5-47,40;

добавки на помол (сверх 100%):

глина - 2,5-8,5;

Н3BO3 - 0,005-0,05;

СоО - 1,0-6,0;

вода - 40-50% от сухой смеси компонентов.

Недостатком этого покрытия является использование в качестве активатора сцепления дорогостоящего химически чистого СоО.

Задачей данного изобретения является разработка ресурсосберегающей технологии жаростойких стеклокристаллических покрытий с ситалловой структурой, а также повышение прочности сцепления в системе нихром-покрытие и улучшение показателей термомеханических свойств. При разработке такой технологии актуальным является использование отходов промышленности как на стадии синтеза стекломатрицы покрытия, так и при получении самого покрытия. Данная задача решается путем введения в качестве добавки на помол шлакового отхода, содержащего достаточное количество оксидных компонентов, способных выполнять функции активаторов сцепления и улучшающих термомеханические свойства покрытий, имеющего следующий химический состав, мас.%: SiO2 - 26,00; Al2О3 - 45,88; CaO - 1,98; MgO - 3,82; NiO - 7,64; Fe2О3 - 7,65; CuO - 4,28; Mn2О3 - 0,78; Cr2О3 - 1,57; TiO2 - 0,15; Na2O - 0,15; Мо2О3 - 0,07; Ag2O - 0,01; InO - 0,01; Nb2O3 - 0,01.

Состав покрытия выражается следующим соотношением компонентов, мас.%:

стекломатрица:

SiO2 - 15,10-55,00

CaO - 3,00-12,00

BaO - 1,00-4,50

ZnO - 1,00-9,00

TiO2 - 4,00-10,00

Li2O - 3,50-10,00

высокоглиноземистый отход Белокалитвенского комбината - 18,50-47,40.

Состав высокоглиноземистого отхода Белокалитвенского комбината имеет следующий состав, мас.%: SiO2 - 15,00; Al2О3 - 71,66; CaO - 1,76; MgO - 5,51; MnO2 - 0,05; Na2O - 1,58; Fe2О3 - 1,93; К2О - 2,20; TiO2 - 0,31.

добавки на помол, мас.%:

глина - 2,5-8,5;

Н3ВО3 - 0,005-0,05;

шлаковый отход - 5-10;

вода - 40-50% от сухой смеси компонентов.

Покрытие имеет серо-зеленый цвет, высокие термомеханические свойства, температура формирования покрытия на поверхности нихромовой стали и сплавов составляет 950-1000°С.

Для достижения высоких показателей термомеханических свойств в состав стекломатрицы вводятся Li2O, ZnO и отходы с высоким содержанием Al2О3, что обеспечивает формирование мелкозернистой объемной микрокристаллизации стекла. При этом удается снизить температуру формирования покрытия до 950-1000°С, что благоприятно для эксплуатации нихромовых сталей и сплавов марок Х20Н80.

Для разработки ресурсосберегающей технологии жаростойких стеклокристаллических покрытий, а также повышения прочности сцепления в системе нихром-покрытие в качестве добавки на помол вводится шлаковый отход металлургической промышленности, который содержит в своем составе оксиды, выполняющие роль активаторов сцепления и улучшающие термомеханические свойства покрытий: NiO, CuO, Cr2О3, Fe2О3 и др.

Для улучшения реологических свойств в качестве добавок в состав шликера вводятся борная кислота и глина Часов-Ярского месторождения.

Пример 1.

Стекломатрица данного покрытия может быть получена смешением сырьевых компонентов в указанном соотношении с учетом химического состава отходов. Синтез стекломатрицы осуществляется в электрической печи с силитовыми нагревателями непосредственно в алундовых тиглях при температуре 1250-1300°С. Время выдержки стекломассы при температуре синтеза составляет 2,5-3 часа. Выливается стекло в жаростойкие металлические желоба и остывает. Охлажденное стекло и добавки на помол подвергаются измельчению до полного прохождения через сито 10000 отв/см2. Составляется шликер согласно его составу, наносится на нихром, сушится при температуре 150°С, обжиг осуществляется при температуре 1000°С. Для испытания взята композиция, мас.%:

стекломатрица:

SiO2 - 34,80;

СаО - 7,10;

Li2O - 5,90;

TiO2 - 4,50;

BaO - 4,20;

ZnO - 3,50;

выскоглиноземистый отход Белокалитвенского комбината - 40,00;

добавки на помол, сверх 100%:

глина - 4,5;

Н3ВО3 - 0,005;

шлаковый отход - 5,0;

вода - 45% от веса сухой смеси стекломатрицы с добавками.

Полученное покрытие имеет светлый серо-зеленый цвет. Испытание образца на 180 (ГОСТ 24405-80) позволяет присвоить покрытию 3 балла (20-30% скола). Термостойкость покрытия составляет 100 термоударов 1000°С - вода при комнатной температуре - ТКЛР (температурный коэффициент линейного расширения) равен 110·10-7 К-1.

Температура синтеза покрытия 970-1000°С.

Пример 2.

Стекломатрица:

SiO2 - 15,10;

CaO - 12,00;

Li2O - 10,00;

TiO2 - 10,00;

BaO - 4,50;

ZnO - 1,00;

высокоглиноземистый отход Белокалитвенского комбината- 47,40;

добавки на помол, сверх 100%:

глина - 5,00;

Н3ВО3 - 0,01;

шлаковый отход - 7,5.

вода - 50% от веса сухой смеси стекломатрицы с добавками.

Полученное покрытие имеет серо-зеленый цвет. Прочность сцепления очень высокая - 5 баллов, около 1% сколов. Термостойкость составляет свыше 80 теплосмен. ТКЛР - 125·10-7 К-1.

Температура синтеза покрытия - 1000°С.

Пример 3.

Стекломатрица:

SiO2 - 55,00;

СаО - 3,00;

Li2O - 3,50;

TiO2 - 10,00;

BaO - 1,00;

ZnO - 9,00;

высокоглиноземистый отход Белокалитвенского комбината - 18,50;

добавки на помол, сверх 100%:

глина - 7,5;

Н3ВО3 - 0,05;

шлаковый отход - 10,00;

вода - 40% от веса сухой смеси стекломатрицы с добавками.

Полученное покрытие имеет серо-зеленый цвет. Прочность сцепления покрытия - 5 баллов. Термостойкость покрытия составляет 100 теплосмен. ТКЛР - 125·10-7 К-1. Однако температура синтеза покрытия на нихромовом субстрате - 1100°С.

Жаростойкое стеклокристаллическое покрытие с ситалловой структурой для нихромовых сталей и сплавов, включающее в себя SiO2, CaO, ВаО, ZnO, TiO2, Li2O, высокоглиноземистый отход Белокалитвенского комбината, добавки на помол, отличающееся тем, что добавки на помол содержат шлаковый отход металлургического производства, имеющий следующий состав, мас.%: SiO2 - 26,00; Al2О3 - 45,88; CaO - 1,98; MgO - 3,82; NiO - 7,64; Fe2О3 - 7,65; CuO - 4,28; Mn2О3 - 0,78; Cr2О3 - 1,57; TiO2 - 0,15; Na2O - 0,15; Мо2O3 - 0,07; Ag2O - 0,01; InO - 0,01; Nb2О3 - 0,01, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO2 15,10-55,00

CaO 3,00-12,00

ВаО 1,00-4,50

ZnO 1,00-9,00

TiO2 4,00-10,00

Li2O 3,50-10,00

Высокоглиноземистый отход Белокалитвенского комбината 18,50-47,40

Добавки на помол сверх 100%:

Глина 2,5-8,5

Н3ВО3 0,005-0,05

Шлаковый отход 5-10

Вода 40-50% от сухой смеси компонентов



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области получения грунтового покрытия для стали с использованием глиноземсодержащего отхода металлургического предприятия и может быть использовано в народном хозяйстве для технического эмалирования.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству глазурованного керамического кирпича. .
Изобретение относится к области синтеза жаростойких покрытий для защиты нихромовых сталей и сплавов. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к материалам для защиты жаропрочных никелевых сплавов от разрушения под действием газовой коррозии высокоскоростного потока горячих газов в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к области неорганических покрытий на металлы, в частности на ванадий и его сплавы. .

Изобретение относится к защите металлов от коppозии, в частности к ремонту повреждений стеклоэмалевого покрытия, и может использоваться на заводах, эксплуатирующих химическое оборудование.

Изобретение относится к изделиям с глазурованным слоем, таким как столовая посуда, кухонные принадлежности, декоративная плитка, сантехническое и промышленное оборудование и т.п
Изобретение относится к способам получения окрашенной глазури, применяемой в производстве изделий декоративного, утилитарного и хозяйственного назначения
Глазурь // 2302388
Изобретение относится к составам фриттованных глазурей, которые могут быть использованы для нанесения на облицовочные плитки, изразцы изделий хозяйственно-бытового назначения
Изобретение относится к составам масс для получения эмалевого покрытия
Изобретение относится к технологии силикатов, а именно к составам глазурей для нанесения на керамику, преимущественно стеновую плитку
Глазурь // 2346913
Изобретение относится к технологии силикатов и касается составов глазурей для нанесения на керамическую плитку, кирпич
Глазурь // 2346914
Изобретение относится к технологии силикатов и касается составов глазурей для нанесения на керамику
Глазурь // 2346915
Изобретение относится к технологии силикатов и касается составов глазурей для нанесения на керамику
Изобретение относится к составам масс, используемых в производстве строительной керамики
Изобретение относится к составам шликера для эмалевого покрытия, наносимого на изделия из чугуна, стали

Изобретение относится к области синтеза жаростойких стеклокристаллических покрытий с ситалловой структурой для защиты нихромовых сталей и сплавов

Наверх