Изобретение относится к литейному производству фасонных заготовок из титановых сплавов, в частности к составам покрытий, инертных по отношению к расплавленному титану °

В настоящее время для изготовления 5 фасонных литых заготовок из титановых. сплавов применяются графитовые формы и формы на основе тугоплавких окислов (электрокорунда и магнезита), Литые титановые заготовки, получаемые в форта мах на основе электрокорунда, отличаются относительно высокой точностью.

Однако поверхность этих отливок содержит с -слой глубиной до 1,5 мм. Нали«т5 чие.хрупкого с(,-слоя приводит к обра-. зованию поверхностных микротрещин, что снижает усталостную прочность литых деталей при знакопеременнык нагрузках, :20

При литье титановых сплавов s гра-. фитовые формы поверхностные слои заготовок имеют однородную структуру

6es альфированного слоя, Недостаток графитовых форм заключается в неста- . бильной их усадке и, как результат, низкой точности литых заготовок1 3амена графитовых форм формами на основе тугоплавких окислов с инертныйи защитными покрытиями позволяет получать титановые литые заготовки без альфированного споя и повысить их точность

Известно защитное покрытие, полученное на основе тугоплавких металлов - вольфрама, ниобия, молибдена и циркония. Порошки этих металлов нАно сят на легкоплавкую модель ввиде суспензии в два-три слоя, а затем наносятся слои на основе. тугоппавких окислов (1 )..

Покрытие не нашло распространения в промышленности из-за дефицитности порошков тугоплавких и связующих металлов.

Известно также многослойное покрытие на: основе графита с использованием бО ф

"в графитовую смесь недостаточно для связывания фенольно-баритовой смолы в карбид титана. В связи с этим углерод, оставшийся в виде кокса, вступает в химическое взаимодействие с S10 при заливке форм жидким титаном, и образуется моноокись кремния, которая активно взаимодействует с жидким титаном что ухудшает качество поверхвЂ” ности отливок, Цель изобретения вЂ” повышение качества поверхности отливок.

Указанная цель достигается тем, что защитное покрытие, включающее титановый порошок, фенольную смолу, растворитель и отвердитель, дополнительно содержит порошок никеля, а в качестве фенольной смолы вЂ” резольную фенолформальдегидную смолу пги следующем соотношении ингредиентов, вес.7.;

Титановый порошок 50,0 вЂ” 58,7

Порошок никеля 0,8 вЂ” 1,5

Смола резольная фенолформальдегидная 25, 5-28,5

Отвердитель 1, 2-2,3

Pастворитель Остальное.

Защитное покрытие позволяет получать литые титановые заготовки в электрокорундовые и магнезитные формы без альфированного слоя. Титановый порошок во время обжига форм при о

1200-1300 С в вакууме взаимодействует с углеродом из смолы с образованием карбида титана Ti С, который не взаимодействует с жидким титаном.

Инертность покрытия повышается с увеличением ее плотности. С этой целью вводится никель, который с карбидом титана образует легкоплавкий состав и легко проникает в поры покрытия. Резольная фенолформальдегидная смола вводится как-связующий материал и компонент, содержащий углерод. В качестве отвердителя смолы можно применять соляную, фосфорную либо щавелевую кислоты.

Покрытие приготовляют следующим образом.

Шихтовые материалы тщательно перемешивают и, добавляя к ним растворитель, например этиловый спирт, ацетон или эфиро-альдегидную фракцию, доводя вязкость образующейся суспензии до 1 3- 14 (по вискозиметру ВЗ-4) .

Нанесение покрытия на форму осущест.вляется одним из известных способов, например, кистью или краскорасгьщи-! телем.

8333 в качестве связующего раствора коллоивЂ” дальной двуокиси кремния (2).

Это покрытие недостаточно инертно и не обеспечивает полную защиту поверхности титановых отливок от взаимодействия, так как расплавленный титан активно взаимодействует с двуокисью и моноокисью кр емния. Помимо э того, графитовое покрытие при обжиге легко растрескивается из-за неравномерной усад- щ ки керамической формы и покрытия.

Известна также пропитка форм 07ным раствором кальцита (CaCo>) (3)

Однако при обжиге форм происходит термическая диссоциация кальцита с д образованием окиси кальция, взаимодействующего с расплавленным титаном.

Известно покрытие литейных керамических и углеродных форм нироуглеродом (4 .

Недостаток такого покрытия состоит в том, что при .заливке титана в электрокорундовые формы в местах сопряжения поверхностей отливки с радиусами закругления менее 1-1,5 мм имеют место 25 трудноудаляемые пригары с подкорковыми газовыми раковинами. Подобные дефекты отливок образовываются в результате взаимодействия пироуглероца с материавЂ” лами окисной формы. Продукты взаимо- З0 действия пироуглерода с окисной формой, в свою очередь, вступают в химическое взаимодействие с жидким титаном.

Наиболее близким к предлагаемому 35 по технической сущности и достигаемому результату является покрытие, содержащее графитовый порошок, титановый порошок, фенольную смолу (фенольнобаритовую смолу), отвердитель (ке- 40 росиновый контакт Петрова) и растворитель (спирт) . Металлический порошок титана в количестве 2,5-0,87. вводится в состав покрытия с целью частичного превращения фенольнобаритовой смолы в карбид титана в процессе обжига форм, что в некоторой степени улучшает качество поверхности титановых литых заготовок (5 ).

Однако применение приведенного сос- 50 тава в качестве защитного покрытия для форм на основе тугоплавких окислов (электрокорунда и магнезита), в которых связующим является -.двуокись кремния, не обеспечивает хорошего качества поверхности титановых отливок.

Это объясняется тем, что введение титанового порошка в количество 0,8-2,57.

5 83336

Сушку покрытия производят либо на

d воздухе при 20-25 С в течение 4-5 ч, либо при 120-150 С в течение 40-50 мин.

Обжиг форм и стержней с покрытиями производят в среде инертных газов или в среде газообразных углеводородов при 1000 С, а затем в вакуумных печах при температуре не ниже 1200 С в тео чение 5 ч. Остаточное давление в ка« мере печи составляет 5 ° 10 -300 мм рт.ст.

Охлаждение форм и стержней осущес.твляется вместе с печью в вакууме или в среде инертного газа до 150-200 С, а затем на воздухе.

Составы и свойства предлагаемого покрытия приведены в табл . 1 и 2.

Оптимальный состав покрытия зависит от вязкости суспензии. Вязкость покрытия должна составлять 13-14 с по вискозиметру ВЗ-4. Суспензия с вязкостью более 14 с ложится на поверхность формы толстым неравномерным слоем, что приводит к растрескиванию покрытия при обжиге. Снижение вязкости суспензии связано с увеличе- д .нием содержания растворителя и снижеТаблица

53,4

50,0

Титановый порошок

58,7

1,5

0,8

1,2

28 5

27,6

25,5

Отвердитель

Растворитель

1,8

2,3

1,2

19,0

16,0

13,5 Таблица2

13,6

13,0

Вязкость, с

Хорошая, слой равномерный

Кроющая способность

0,4-0,6

0,3-0,4

0,2-0,3

Толщина слоя, мм

Качество поверхности отливок

Альфированный и структурно-измененный слой отсутствует, микротрещин нет

Никель порошкообразный

Резольная фенолформальде, гидная смола

0 6 нием содержания, основного компонентавЂ” титанового порошка, что нежелательно, так как нарушается стехиометрический состав покрытия,и при вязкости покрытия меньше 13 с. оно сползает. Оптимальный состав покрытия получен при следующем соотношении ингредиентов, вес.X:

Титановый порошок 53,4

Порошок никеля 1,2

Резольная фенолформальдегидная смола 27,6

Соляная кислота 1,8

Спирт (этиловый) 16,0

Отливки из титанового .сплава ВТ5Л, <залитые в электрокорундовые формы с предлагаемым покрытием не имеют загрязненного поверхностного слоя. Поверхность и основная часть отливок имеют однородную структуру, отсутствует загрязненныйй и альфированный слой, повышается точность литых титановых заготовок с ЛТ6 (ОСТ 1.41154-72) др ЛТ4, что позволяет повысить коэффициент использования металла (КИЗ ) с 0,2 до

0,5..

7 833360

Формула изобретения

50,0-58, 7 15

0,8-1,5

25,5-28 5

l,2-2,3

Остальное °

Состаеитель И. Волкова

Техред Н. Ковалева, Корректор С.Щомак;

Редактор Й Михеева

Заказ 3862/10 . Тираж 869 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и,открытий

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

Филиал IIIIII Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Защитное покрытие для литейных форм и стержней изготовленных на основе тугоплавких окислов и используешь к при литье титановых сплавов, включаюk щее титановый порошок, фенольную смолу, .растворитель и отвердитель, о тл и ч а ю щ е е с я . тем, что, с целью повышения качества поверхнос1 ти отливок из титановых сплавов., покрытие дополнительно содержит порошок никеля, при следующем соотношении

"ингредиентов, вес. 7:

Титановый порошок

Никель порошкообразный

Фенольная смола

Отверднтель

Pастворитель

2. Покрытие по п,l, о тли чаювЂ” щ е е с я тем, что в качестве фенольной смолы оно содержит резольную фенолформальдегидную. смолу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США №- 3266107,кл.164-67,, 1972.

10 2. Патент США №- 3257692, кл, 164-26, 1971.

3. Патент Японии ¹ 49-2655, кл. 11 А 231, 1974;

4. Авторское свидетельство СССР № 574276, кл. В 22 С 3/00, 1976.