Способ нанесения защитных покрытий
Изобретение относится к нанесению покрытий на стальные детали и может быть использовано для повышения жаростойкости и коррозионной стойкости деталей энергетического машиностроения. Цель изобретения - повышение жаро-и коррозионной стойкости покрытий, их прочности и твердости. Способ включает нанесение на стальное изделие суспензии, содержащей алюминиевый порошок в качестве наполнителя, фосфаты и хроматы в качестве связующего, и отжиг покрытия при 250°С и выше. Полученное покрытие подвергают дополнительной обработке раствором дигидрофосфата натрия, калия или лития, концентрация которого составляет 20-58 мас.%. В качестве растворителя используют воду или раствор ортофосфорной кислоты с содержанием не более 90 мас.%, после чего покрытие отжигают при 250-700°С. Дополнительная обработка повышает микротвердость до 320 кгс/мм<SP POS="POST">2</SP>, в несколько раз повышает жарои коррозионную стойкость с одновременным повышением прочности покрытий. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 С 20/06
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4381511/31-02 (22) 22 ° 02.88 (46) 30.04.90. Бюл. № 16 (72) Е.Г.Иванов, Л.К.Зайцев и Б.И.Пономаренко (53) 621.793.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹- 257984, кл. С 23 С 4/04, 1968.
Патент CUlA ¹ 3248251, кл. 427-223,,1969. (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к нанесению покрытий на стальные детали и может быть использовано для повышения жаростойкости и коррозионной стойкости деталей энергетического машиностроения. Пель изобретения — повышение жаро- и коррозионной стойкости
Изобретение относится к нанесению защитных покрытий на стальные детали и может быть использовано для повышения жаростойкости и коррозионной стойкости деталей энергетического машиностроения, Целью изобретения является повышение жаро- и коррозионной стойкости покрытий, их прочности и твердости.
Способ по изобретению включает приготовление водной суспенэии, в состав которой входят неорганическая связка из фосфатов и хроматов и цаполнитель — алюминиевый порошок, нанесение этой суспензии на поверхность металлической детали, отжиг детали с покрытием при температуре
2 покрытий, их прочности и твердости.
Способ включает нанесение на стальное изделие суспензии, содержащей алюминиевый порошок в качестве наполнителя, фосфаты и хроматы в качестве связующего, и отжиг покрытия при
250 С и вьппе. Полученное покрытие о подвергают дополнительной обработке раствором дигидрофосфата натрия, калия или лития, концентрация которого составляет 20-58 мас.X. В качестве растворителя используют воду или раствор ортофосфорной кислоты с содержанием не более 90 мас. У, после о чего покрытие отжигают при 250-700 С.
Дополнит ел ьн ая об р аб о т к а по выла ае т
II микротвердость до 3?О кгс/мм, в несколько раз повьппает жаро- и коррозионную стойкость с одновременным повн— шением прочности покрытий. 1 табл. свьппе 250 С, после этого деталь дополнительно обраб атывают водным раствором, содержащим 20-58 мас, Т кислые фосфаты калия ипи фосфаты натрия, или фосфаты лития с последующим отжигом при 250-700 С.
Водные растворы кислых фосфатов (KH jIJIH QoIioJIHHTeJIьной IIPoIiHTKH IioкРытиЯ .могут быть получены путем растворения в дистиллированной воде вьппеуказанных соединений или при использовании в качестве компонентов ортофосфорной кислоты, щелочи и воды, Выбор указанных компонентов обусловлен тем, что первичные фосфаты (1НпРО у ) в отличие от вторичных K 1560621 и третичных К РО4 имеют большую растворимость и, следовательно, из первичных фосфорнокислых растворов будет больше масса покрытия, При этом содержание растворителя необходимо поддерживать от 42 до 80 мас. . При содержании воды менее 42 мас./ в растворе еще имеются кристаллы фос- 0 фатов, вязкость жидкого раствора очень велика, что затрудняет его применение. При содержании воды более 80 мас. толщина фосфатной пленки мала. Дпя получения коррозионно-стойкого покрытия необходимо таким раствором 2-3 раза обрабатывать поверхность детали, проводя каждый раз термообработку для закрепления пценки. 20 Наилучшие результаты получаются при обработке 55 .-ным водным раствором, При содержании воды около 55 мас. в растворе отсутствуют твердые кристаллы, такой раствор обеспечивает оптимальную защитную пленку, Выбор температуры термообработки обусловлен тем, что при температуре вьнпе 250 С полученная пленка не разо рушается водой, имеет высокие защитные свойства, При темпера. туре выше 700 С алюминий, входящий в состав покрытия, интенсивно диффундирует в о сталь. При температурах выше 700 С покрытие превращается в диффузионное покрытие. Пример 1. На спескоструенную поверхность пластин иэ стали марки ЭИ962Ш нанесли слой суспензий, содержащей следующие ингредиенты, мас. : 4 ортофосфорная кислота 14; хромовый ангидрид 3,5; оксид магния .2,5; вода 38 и алюминиевый порошок марки АСД4 42, Пластины с алюмофосфатным покрытием обжнгали при 500 С в течение 1 ч, На полученное таким образом покрытие наносили пленку из раствора,,сопержащего 58 мас. . дйгидрофосфата натрия и 42 мас.Х дйстиллированной воды, 1 5Î Пленку наносили способом распыле- . ния. Раствор для нанесения пленки имеет высокую вязкость, нанести его способом окунания не удается, В данном растворе могут быть растворены 1 все кристаллы фосфатов при перемешивании, однако при продолжительной выдержке раствора в спокойном состоянии из него вновь выпадают твердые кристаллы. Пластину, покрытую пленкой, отжи0 гали при 300 С в течение 1 ч. После отжига поверхность пластины принимала вид эмали, приобретала блеск и товарный вид, повышалась твердость и прочность покрытия, Коррозионные испытания проводили циклами. Каждый цикл включал: нагрев о пластины с покрытием при 500 С в те" чение 1 ч, охлаждение и выдержку в течение 22 ч в тумане искусственной :) морской воды (З -ный раствор NBC1) . Пластины с апюмофосфатным покрытием беэ дополнительной обработки через 4 коррозионных цикла были покры.ты бурыми точками (питтингами), а пластины с аналогичным покрытием, но обработанные по изобретению не имели следов коррозии через 15 циклов. Пример 2. На пластины иэ . стали ЭИ962Ш нанесли алюмофосфатное покрытие, как в примере 1, но обработали его раствором, который содержал 20 мас. . дигидрофосфата натрия и 80 мас. Н О, Малая вязкость раство-. ра позволяет наносить его как методом распыления, так и окунания, однако толщина получаемой пленки в этом случае меньше, чем в примере l. Чтобы получить такую же толщину пленки необходимо обработку проводить 3-4 раза с промежуточными отжигами. Корроэионные испытания показали, что пластины с алюмофосфатным покрытием, обработанные однократно раствором, выдержали 8 циклов без повреждения. П р.и м е р 3. Пластины из стали ЭИ962Ш были покрыты: 3 штуки — цинком, 3 штуки — кадмием (гальваническим методом на толщину 10-15 мкм); 3 штуки алюмофосфатным покрытием, 3 штуки †. алюмофосфатным покрытием и дополнительно обработаны раствором, содержашим 45 мас. .. дигидрофосфата калия и 55 мас.Х Н О, и отP тожены при 350 С, Кроме того, было: взято 3 пластины без покрытия. Результаты корроэионных испытаний показали, что образцы без покрытия прокорродировали на 100Х поверхности после 1 цикла;, образцы с алюмофосфатным покрытием прокорродировали а 40Х поверхности через 3 цикла; образцы с цинковым покрытием на 60Х Способ Свойства Предлагаемый Известный Иелко з ер нист ая, светло-серая, матовая Иелкоз ернистая, светло-серая, блестящая Игла, проведенная по поверхности покрытия следа не оставляет Игла, проведенная по поверхности покрытия, разрушает покрытие до подложки 38-5 4 220-320 течение 200 ч 0,08-0, 15 при окислении 600 С в течение 200 ч Коррозионные свойства пок0,2-0, 9 8-12 рытия,количество циклов по режиму е нагрев 1 ч при 500 С и выдержка 5 )56062 поверхности через 5 циклов; образцы с кадмиевым покрытием на 70Х через 7 циклов, а образцы с алюмофосфатным покрытием и обработанные раствором указанного состава не имели следов коррозии после 14 циклов. ! войства полученных покрытий (на образцах из стали ЭП517Ш) приведены, в таблице. Для сравнения приведены данные для известного способа без дополнительной обработки покрытия, Как видно из приведенных данных, дополнительная обработка покрытий по изобретению обеспечивает повьппение комплекса свойств покрытий, что позволяет использовать изобретение для нанесения защитных покрытий на детали р азлично го назначения. Структура по" верхности покрытия, цвет Визуальная оценка поверхности покрытия под микроскопом с увеличением х 15 Микротвердость покрыЯ тия, кгс/мм Жаростойкость Прир ащение массы, г/м а при окислении 500 С в 6 формулаизобретения Способ нанесения защитных покрытий на стальные детали, включакщий нанесение. суспензии, содержащей алюминиевый порошок в качестве наполнителя и фосфаты и хроматы в качестве связующего с последующим отжигом при б 250 С и выше, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения жаро- и коррозионной стойкости покры= тий, их прочности и твердости, покрытие дополнительно обрабатывают 20587-ным раствором дигидрофосфата щелочного металла, выбранного из группы, включающей дигидрофосфаты калия, натрия и лития, при использовании в качестве растворителя воды или раствора ортофосфорной кислоты при ее содержании не более 90 мас.7 с после0 дующим отжигом покрытия при 250-700 C. 1560621 Продолжение таблицы Свойства Способ Предлагаемый Из в е стньпЪ 22 ч в камере солевого. тумана нагрев 1 при 350 С и выдержка 22ч в камере солевого тумана 2-4 Составитель Л.Казакова Редактор Т. Лазоренко Техред М.Дидык Корректор 11. Пожо Заказ 955 Тираж 809 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101
