Защитное технологическое покрытие

 

Изобретение относится к технике производства силикатных материалов, которые используются для защиты материалов от газовой коррозии, получения высококачественных штамповок при термомеханической и горячей обработке давлением при технологических процессах в машиностроении и в народном хозяйстве. Защитное технологическое покрытие имеет следующий состав, вес.%: SiO₂ 28-50, AL₂O₃ 5-15, BaO 3-12, CaO 1-6, MgO 1-4, B₂O₃ 14-45, Na₂O 1-6, K₂O 1-4, 2 CaO·SiO₂ 0,1-0,5, 3 CaO·Al₂O₃ 0,1-0,5. Технической задачей изобретения является обеспечение стабильного смачивания поверхности металлических заготовок и одновременное повышение защитных и смазочных свойств. 2 табл.

Изобретение относится к технике производства силикатных материалов, которые могут быть использованы для защиты материалов от газовой коррозии, получения высококачественных штамповок при термомеханической и горячей обработке давлением.

Известно защитное технологическое покрытие состава, вес.%: SiO₂ 60, Al₂O₃ 3, B₂O₃ 3, CaO 15, Na₂O + K₂O 15, прочие окислы - 4 [1].

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является состав защитного технологического покрытия для сталей и сплавов, мас.%: SiO₂ 35-45, B₂O₃ 20-35, Al₂O₃ 0-1,0, MgO 4-5, CaO 0-7,5, Na₂O + K₂O 10-20, прочие окислы H₂O = 0-3 [2].

Недостатком известных покрытий является недостаточная смачиваемость при температурах 850-1000^oC.

Перед авторами была поставлена техническая задача обеспечить стабильную смачиваемость защитных технологических покрытий преимущественно на титановых сплавах при высоких температурах 850-1000^oC.

Достижение технической задачи обеспечивается тем, что защитное технологическое покрытие, включающее SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, MgO, CaO, Na₂O, K₂O, дополнительно содержит BaO, 2CaO · SiO₂, 3CaO · Al₂O₃ при следующем соотношении компонентов, вес.%: SiO₂ - 28-50 Al₂O₃ - 5-15 CaO - 1-6 MgO - 1-4 B₂O₃ - 14-45 Na₂O - 1-6 K₂O - 1-4 дополнительно содержит
BaO - 3-12
2CaO·SiO₂ - 0,1-0,5
3CaO · Al₂O₃ - 0,1-0,5
Введение новых компонентов в состав покрытия должно привести к повышению жаростойкости. Однако авторами экспериментально установлено, что дополнительное введение BaO, 2CaO·SiO₂, 3CaO·Al₂O₃ и регламентированное соотношение компонентов привело к стабильному смачиванию титановых сплавов в широком интервале температур 850-1000^oC.

Технология варки фритты и приготовление шликера не отличается от принятой технологии эмалировочного производства [3].

Покрытие толщиной 0,1-0,2 мм наносят на заготовки из сплава ВТ6 краскораспылителем или окунанием и сушат на воздухе, нагревают заготовки на 850, 1000^oC и выдерживают 3 ч.

Из покрытых защитным технологическим покрытием заготовок получают высококачественные штамповки.

В табл. 1 даны конкретные составы, а в табл.2 - свойства предлагаемых защитных технологических покрытий.

Результаты сравнительных испытаний, приведенные в табл. 2, свидетельствуют, что привес образцов сплава ВТ6 при температуре нагрева 850 и 1000^oC при выдержке 3 ч с предлагаемыми покрытиями (примеры 1-4) составляет 0,7 и 1,2 г/м² соответственно. Привес образцов сплава ВТ6 с покрытиями прототипа (пример 5) составляет 2,8 и 15,0 г/м² соответственно.

Привес образцов сплава ВТ6 при температурах 850 и 1000^oC с предлагаемыми покрытиями в 4 и 13,6 раз соответственно меньше по сравнению с привесом образцов сплава ВТ6 с покрытиями прототипа. Следовательно, предлагаемое покрытие является более жаростойким по сравнению с покрытием прототипа и обеспечивает более высокие защитные свойства при высокотемпературных нагревах 850-1000^oC.

Глубина газонасыщенного слоя образцов сплава ВТ6 при температурах 850 и 1000^oC при выдержке 3 ч с предлагаемыми покрытиями (примеры 1-4) составляет соответственно 0,05 и 0,08 мм, а с покрытиями прототипа (пример 5) - 0,4 и 0,8 мм.

Глубина газонасыщенного слоя образцов сплава ВТ6 с предлагаемыми покрытиями (примеры 1-4) после нагрева при температурах 850 и 1000^oC в 8 и 10 раз меньше по сравнению с покрытиями прототипа (пример 5).

Краевой угол растекания (∠Θ^o_p) предлагаемых покрытий (примеры 1-4) при температурах 850 и 1000^oC находятся в пределах 36-42^o и 40-48^o. Краевой угол растекания (∠Θ^o_p) покрытия прототипа (пример 5) - соответственно 93 и 102^o.

Краевой угол растекания предлагаемых покрытий является оптимальным и обеспечивает растекание предлагаемых покрытий по всей поверхности. Краевой угол растекания покрытий прототипа замерить невозможно, так как покрытие не растекается, оттекает и не обеспечивает нужной защиты заготовок от окисления и газонасыщения.

Коэффициент трения предлагаемых покрытий (примеры 1-4) при температурах 850 и 1000^oC - 0,15 и 0,2 соответственно; коэффициент трения покрытий прототипа (пример 5) - 1,0 и 1,5.

Коэффициент трения предлагаемых покрытий в 6,6 и 7,5 раз меньше по сравнению с покрытиями прототипа. Предлагаемые покрытия за счет хорошего смачивания поверхности заготовки обеспечивают высокие смазочные свойства при высоких температурах.

Следовательно, предлагаемые покрытия за счет высокой смачивающей способности поверхности заготовки одновременно обеспечивают высокие защитные свойства и стабильные смазочные свойства.

Применение защитных технологических покрытий титановых и других сплавов позволяет получить высококачественные штамповки, уменьшить трудоемкость процесса, получить экономию дорогостоящих сплавов и электроэнергии.

Литература
1. С.С. Солнцев, А.Т. Туманов "Защитные покрытия металлов при нагреве". - М.: Машиностроение, 1976, стр. 26-35, таблица N 4.

2. С.С. Солнцев "Защитные технологические покрытия и тугоплавкие эмали". -М.: Машиностроение, 1984, стр. 27, таблица N 11.

/3/. С.С. Солнцев "Защитные технологические покрытия и тугоплавкие эмали". -М.: Машиностроение, 1984, стр. 30-32, 34-36.

Формула изобретения

Защитное технологическое покрытие, включающее SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, B₂O₃, Na₂O, K₂O, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит ВаО, 2CaO · SiO₂, 3CaO · Al₂O₃ при следующем соотношении компонентов, вес.%:
SiO₂ - 28 - 50
Al₂O₃ - 5 - 15
ВаО - 3 - 12
CaO - 1 - 6
MgO - 1 - 4
B₂O₃ - 14 - 45
Na₂O - 1 - 6
K₂O - 1 - 4
2CaO · SiO₂ - 0,1 - 0,5
3CaO · Al₂O₃ - 0,1 - 0,5р

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2