Защитное покрытие для сталей и сплавов

Авторы патента:

C21D1/70 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

C03C8/02 - составы фритты, т.е. в измельченной форме или в виде порошка

Владельцы патента RU 2533509:

Ильина Алина Дмитриевна (RU)

Изобретение относится к защитным покрытиям для сталей и сплавов от окисления при технологических нагревах. Технический результат изобретения заключается в создании защитного покрытия, обладающего повышенной до 1250°C рабочей температурой, и увеличении времени работоспособности его при нагревах до 1250°C. Защитное технологическое покрытие содержит, мас.%: Al₂O₃ - 19-35; CaO - 1-8; MgO - 1-7,5; 3CaO·Al₂O₃ - 0,8-1,2; CaO·6Al₂O₃ - 3-11; MgO·Al₂O₃ - 0,3-1; BaO·Al₂O₃·2SiO₂ - 3-7; SiO₂ - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к технике производства силикатных материалов, которые могут быть использованы при термической обработке сталей и сплавов как защитные покрытия от окисления при технологических нагревах в процессе получения деталей и заготовок.

Известно защитное покрытие (см. патент РФ №2190584, МПК C04B 41/86, C03C 8/02 от 28.11.2000 г.) для композиционного материала следующего химического состава, мас.%:

SiO₂	10-30
Al₂O₃	3-20
CaO	8-12
MgO	0,5-5
B₂O₃	3-12
Na₂O	0,1-0,4
K₂O	0,1-0,2
BaO	3-11
SiB₄	0,5-5
MoSi₂	32-70

Недостатками известного покрытия являются недостаточная рабочая температура и продолжительность работы при высокотемпературных нагревах.

Известно также защитное покрытие (см. патент РФ №2151110, МПК C03C 8/02 от 18.01.1999 г.) для сталей и сплавов следующего химического состава, мас.%:

SiO₂	40-75
Al₂O₃	6-18
CaO	4-11
MgO	1-4
B₂O₃	5-15
Na₂O	0,5-1
K₂O	0,3-3
BaO	5-10
Al₂O₃·3SiO₂	2-7

Известно защитное покрытие (см. патент РФ №2151111, МПК C03C 8/02 от 18.01.1999 г.) следующего химического состава, мас.%:

SiO₂	28-50
Al₂O₃	5-15
CaO	1-6
MgO	1-4
B₂O₃	14-45
Na₂O	1-6
K₂O	1-4
BaO	3-12
2CaO·SiO₂	0,1-0,5
3CaO·Al₂O₃	0,1-0,5

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является защитное покрытие для сталей и сплавов (см. патент РФ №2345963, МПК C03C 8/02 от 06.06.2007) следующего химического состава, мас.%:

Al₂O₃	17-33
CaO	0,5-7,8
MgO	0,5-5
2CaO·SiO₂	0,5-1
3CaO·Al₂O₃	0,5-1
2MgO·Al₂O₃·5SiO₂	5-10
CaO·6Al₂O₃	5-10
SiO₂	остальное

Недостатками прототипа являются недостаточная рабочая температура и продолжительность работы покрытия при высокотемпературных нагревах, вследствие чего при нагреве окончательно готовых деталей и заготовок имеет место окисление их, снижение качества поверхности металла из-за недостаточности времени работоспособности покрытия.

Технической задачей изобретения является создание защитного покрытия, обладающего повышенной до 1250°C рабочей температурой и увеличением времени работоспособности его при нагревах до 1250°C.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложенное защитное покрытие, включающее SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, 3CaO·Al₂O₃, CaO·6Al₂O₃, которое дополнительно содержит BaO·Al₂O₃·2SiO₂, при следующем соотношении компонентов, мас.%

Al₂O₃	19-35
CaO	1-8
MgO	1-7,5
3CaO·Al₂O₃	0,8-1,2
CaO·6Al₂O₃	3-11
BaO·Al₂O₃·2SiO₂	3-7
MgO·Al₂O₃	0,3-1
SiO₂	остальное

Авторами экспериментально установлено, что введение BaO·Al₂O₃·2SiO₂ в покрытие, а также регламентированное содержание и соотношение заявленных компонентов повысило рабочую температуру и продолжительность работы покрытия при высокотемпературных нагревах до 1250°C.

Исследования показали, что в процессе технологических нагревов в покрытии формируется температуроустойчивая кристаллическая фаза BaO·Al₂O₃·2SiO₂, обеспечивающая повышение рабочей температуры и продолжительности работы покрытия при высокотемпературных нагревах до 1250°C.

Изобретение поясняется следующими примерами.

Пример 1

Для приготовления шликера защитного покрытия компоненты покрытия в соответствующих мас.% (таблица 1) Al₂O₃ - 19, CaO - 8, MgO - 1, CaO·6Al₂O₃ - 11, MgO·Al₂O₃ - 0,3, BaO·Al₂O₃·2SiO₂ - 3, SiO₂ - 56,5 помещали в фарфоровый барабан с алундовыми шарами в соотношении 1:1,5, затем в барабан добавляли 150 мл водопроводной воды. Размол и перемешивание компонентов проводили в течение 24 часов на шаровой мельнице, готовый шликер покрытия выгружали в полиэтиленовую емкость, проводили старение шликера в течение 3 суток, затем замеряли вязкость шликера вискозиметром В3246 и из краскораспылителя наносили на образцы сталей ВКС130 и ВНС2. Вязкость шликера покрытия составляла 20 с, толщина покрытия 0,4 мм. Образцы с покрытием подвергали сушке при 20°C в течение 12 часов и затем проводили нагрев по режимам 1200°C и 1250°C с выдержкой 10 ч. Данные режимы нагревов соответствуют режимам термической обработки и горячей обработки давлением сталей.

Примеры 2, 3, 4 получения защитных покрытий осуществляли аналогично примеру 1.

Составы предлагаемых защитных покрытий и их свойства приведены в таблицах 1, 2.

Рабочая температура покрытия определялась термогравиметрическим методом путем непрерывного взвешивания образцов с покрытием при температурах нагрева 1200°C и 1250°C и выдержкой до 25 ч.

Из таблицы 2 видно, что температуроустойчивость образцов сталей ВКС130, ВНС2 с предлагаемым защитным покрытием при температурах 1200°C и 1250°C меньше на стали ВКС130 в 37,5 и 51 раз, на стали ВНС2 в 25 и 42,7 раз соответственно исследуемым температурам 1200°C, 1250°C при выдержке 10 ч по сравнению с покрытием прототипом.

Полученные данные свидетельствуют, что предлагаемое защитное покрытие по сравнению с покрытием-прототипом имеет стабильные свойства, вследствие чего обеспечивается более высокая рабочая температура и длительность работы при температурах нагрева 1200°C и 1250°C.

Предлагаемое защитное покрытие позволит получить качественную поверхность металлических деталей и заготовок при нагревах в обычных печах вместо печей с контролируемой атмосферой, обеспечить стабильные механические свойства, получить экономию дорогостоящих сталей и сплавов, снизить трудоемкость, энергоемкость производства металлических деталей и полуфабрикатов и повысить ресурс их эксплуатации в 1,5-2 раза при высоких температурах.

Таблица 1
Номера составов покрытий	Компоненты, мас.%
Al₂O₃	CaO	MgO	2CaO·SiO₂	3CaO·Al₂O₃	2MgO·Al₂O₃·5SiO₂	CaO·6Al₂O₃	BaO·Al₂O₃ ·2SiO₂	MgO·Al₂O₃	SiO₂
Предлагаемые
1	19	8	1	-	1,2	-	11	3	0,3	ост.
2	10	1	7,5	-	0,8	-	7	5	1	ост.
3	35	5	4,5	-	1	-	3	4	0,7	ост.
Прототип 3	25	5	3,0	0,75	0,75	7,5	7,5	-	-	ост.

Таблица 2
Номера составов покрытий	Окисляемость сталей ВКС130, ВНС2, г/см²	Продолжительность работы (образование прогаров)
Номера составов покрытий	Температура нагрева, °C при выдержке 10 час	Температура, °C при выдержке до 25 час
1200	1250	1200	1250
Предлагаемые покрытия на сталь ВКС130
1		0,6	Нет	нет
2	0,3	0,65	Нет	нет
3	0,3	0,55
Предлагаемые покрытия на сталь ВНС2
1	0,2	0,4	нет	Нет
2	0,2	0,45	нет	Нет
3	0,2	0,4
Прототип ВКС-130	11,25	30,6	Нет	есть
ВНС-2	5	17,08	нет	Есть
Покрытие-прототип на сталь ВКС130 3	11,25	30,6	нет	Есть
Покрытие-прототип на сталь ВНС2 3	5	17,08	Нет	Есть

Защитное покрытие для сталей и сплавов, включающее SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, CaO·6Al₂O₃, 3CaO·Al₂O₃, MgO·Al₂O₃ отличающееся тем, что дополнительно содержит BaO·Al₂O₃·2SiO₂, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Al₂O₃	19-35
CaO	1-8
MgO	1-7,5
3CaO·Al₂O₃	0,8-1,2
CaO·6Al₂O₃	3-11
BaO·Al₂O₃2SiO₂	3-6
MgO·Al₂O₃	0,3-1
SiO₂	остальное

Изобретение относится к области металлургии. Способ термической обработки заготовок под холодную пластическую деформацию, преимущественно для сталей с машин непрерывного литья, предусматривает аустенитизацию при температуре Ас3+(100-150°С), выдержку, охлаждение со скоростью более 20°С/мин до температуры 680-700°С, диффузионное превращение переохлажденного аустенита при различных температурах по схеме 680-660-640-600°С с выдержкой при каждой температуре 60-80 минут с завершением охлаждения на воздухе.

Высокоизносостойкие лезвия для гранулятора и способ их заточки // 2532206

Изобретение относится к инструментам, в частности к ножам для гранулирования термопластичных полимеров и способу их заточки. Нож выполнен из инструментальной стали для холодной обработки, имеющей твердость менее 65 единиц по шкале С Роквелла.

Защитное покрытие для сталей и сплавов // 2530283

Изобретение относится к защитным покрытиям для сталей и сплавов от окисления при технологических нагревах. Технический результат изобретения заключается в уменьшении сцепления покрытия к сталям и увеличении вязкости покрытия при сохранении температуроустойчивости до 1150°C.

Упрочненная структура титанового сплава для применения в зубчатых колесах трансмиссий // 2529322

Изобретение относится к области обработки металлических изделий для упрочнения путем изменения их физической структуры и может быть использовано для получения дисперсионно-упрочненной структуры металлического сплава зубчатого колеса трансмиссии.

Стенд лазерной закалки опорной поверхности игл вращения высокоскоростных центрифуг // 2527979

Изобретение относится к устройствам термообработки стальных изделий непосредственным действием волновой энергии и может быть применено в серийном производстве газовых центрифуг на рабочем месте выполнения технологической операции лазерной закалки торцевой поверхности малогабаритной опорной иглы.

Способ термической обработки штампов и пресс-форм // 2527575

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для термической обработки штампов из полутеплостойких и теплостойких сталей повышенной вязкости, к примеру 5ХНМ и 4Х5МФС, а также пресс-форм из стали 4Х5МФС.

Способ упрочнения металлических изделий с получением наноструктурированных поверхностных слоев // 2527511

Изобретение относится к способам упрочнения поверхности металлических материалов с помощью формирования наноразмерных покрытий путем воздействия лазерного излучения и может быть применено в различных отраслях промышленности для получения износостойких и антифрикционных покрытий.

Способ подготовки структуры стали к дальнейшей термической обработке // 2526341

Изобретение относится к области машиностроения и металлургии. Для повышения твердости и увеличения глубины прокаливаемости осуществляют предварительную обработку путем нагрева изделия выше критической точки стали, из которой изготовлено это изделие, выдержки и последующего охлаждения на воздухе, причем в процессе охлаждения к изделию прикладывают ударно-импульсные колебания с частотой нанесения ударов от 30 до 10000 герц, а затем проводят закалку.

Способ термической обработки отливок из коррозионностойкой стали мартенситного класса // 2526107

Изобретение относится к области термической обработке отливок из коррозионно-cтойкой стали мартенситного класса, используемых для высокоточных деталей машиностроения и приборостроения.

Устройство для индукционной закалки, способ индукционной закалки, катушка для индукционного нагрева, устройство для термообработки и способ термообработки // 2520569

Изобретение относится к термообработке, такой как, например, высокочастотная закалка металлических деталей. Устройство для индукционной закалки содержит катушки (26) для индукционного нагрева, которые индуктивно нагревают различные части обрабатываемого целевого участка (A) в осевом направлении заготовки (12), причем заготовка (12) и катушка (26) для нагрева совершают относительное движение вдоль окружного направления (R) обрабатываемого целевого участка (A).

Защитное покрытие для сталей и сплавов // 2530283

Электроизоляционная стеклоэмаль для изделий из нержавеющей стали // 2526445

Изобретение относится к электроизоляционным стеклоэмалям для деталей из нержавеющей стали. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности сцепления стекла с металлом, расширении температурной зоны устойчивости стекломатрицы от 700 до 900оС.

Глазурь // 2486141

Изобретение относится к технологии силикатов и касается составов глазурей для нанесения на керамические изделия декоративно-художественного назначения. .

Фритта эмали для высокотемпературной отделки бетонных изделий // 2481277

Изобретение относится к области технологии силикатов, а именно к составам фритты эмали для высокотемпературной отделки бетонных изделий (стеновых панелей, плит). .

Глазурь // 2480426

Изобретение относится к технологии силикатов и касается составов глазурей для нанесения на керамику. .

Силикатное покрытие для керамического кирпича // 2479507

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов силикатных покрытий для нанесения на керамический кирпич. .

Ангоб // 2472723

Изобретение относится к составам ангобов, которые могут быть использованы в производстве изделий бытовой керамики (блюда, бочонки, банки, подставки и др.). .

Эмалевый шликер // 2465229

Изобретение относится к технологии силикатов, в частности к составам эмалевого шликера для покрытия изделий из керамики. .

Эмаль // 2459770

Изобретение относится к области технологии силикатов, а именно к составам эмалей для керамических художественных изделий. .

Шихта для получения глазури // 2448059

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и касается составов шихты глазурей для нанесения на керамическую плитку, изразцы. .

Защитное технологическое покрытие // 2544205

Изобретение относится к области производства силикатных материалов, которые могут быть использованы как защитные технологические покрытия от окисления и в качестве высокотемпературной смазки при технологических нагревах в процессе изготовления деталей и полуфабрикатов в машиностроении и в других отраслях народного хозяйства. Защитное технологическое покрытие содержит, мас.%: 2,5-27 Al2O3; 1-15 СаО; 6-8 MgO; 1,5-2,5 B2O3; 1-2,5 ВаО; 5-7,52 BaO·3SiO2; 3-5 2MgO·2Al2O3·SiO2; 0,5-2 Ваморфный; 20-30 MoSi2; SiO2 - остальное. Технический результат - понижение значений окисляемости, коэффициента трения и требуемого удельного давления на заготовку в процессе горячей обработки давлением, а также повышение смачивающей способности поверхности заготовки при высоких температурах нагрева до 1450°C. 2 табл.