Покрытие для защиты металлов отокисления при нагреве

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

< 821508

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ -, (61) Дополнительное к авт. свид-ву

<Я)М. Кл.

С 21 О 1/70 (22) Заявлено 270679 (21) 2785075/22-02 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

С.СС P но делам изобретений и открытий. (23) Рриоритвт

Опубликовано 15,0481. Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 25 ° 04. 81 (53) УДК 621. 78. . 02 (088. 8) (72) Авторы изобрвтвния

P.Ã.ÌèùåHêî, П.И.Чуйко, О.П.Лробич и D.Å.ÊîâàëåéêÎ

1

1

" 1

1 (71) Заявитель (54) ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛОВ ОТ ОКИСЛЕНИЯ

ПРИ НАГРЕВЕ

Изобретение относится к защите металлов от окисления и может быть использовано для защиты углеродистых и легированных сталей при их высокотемпературном нагреве перед деформацией н при термообработке.

Окисление стали является диффузионным процессом, так как в начальный период взаимодействия нагреваемого металла и среды образуется тонкая окисная пленка. Однако пленка не обладает защитным действием и кислород свободно диффундирует к поверхности металла, в результате чего процесс окисления продолжается и слой окалины растет. Креме интенсивного окисления происходит также изменение химического .состават уменьшается коррозионная стойкость, жаропрочность и пластичность готовых изделий, в результате этого снижается коэффициент.использования металла. Создание защитных покрытий для углеродистых сталей является весьма сложной задачей, так как нокрытия должны обладать .защитным действием.в течение нескольких часов.

Известно защитное стеклопокрытие следующего кимйческого состава, ЗО вес.Ъ: Si02 40,0; К20 5,0; СаО 5,0;

ВаО 10,0; А120 5,0; В20 35,0; а также S102 61,4; йа2 0 4,0; М9 О 3,5;

СаО 9,8; А1203 9,8; 8203 10,0;

F 1,5 111 ..

Известно защитное стеклопокрытие от высокотемпературной коррозии, состоящее из окислов, вес.В: S10@ 30;

4О; Al2Oq 55-65; Fe2Og 0,1-0,35;

Ti 02 1-5; Na>0 1,5-5; Na2S i F6 0,555,0 и один иэ окислов а Оз, СеО, Na2O, Vl;Оз Sm20, Fe2 ОЗ

Однако при нагреве между расплавленным стеклом и металлом происходят обменные реакции, в результате которых в стекло:переходят ионы железа и выделяется газообразная фаза. При этом ослабляется связь внутри стеклообраэной системы, повышается кристаллиэационная способность стекла, нарушается сплошность покрытия и поэтому процесс окисления металла возобновляется.

Известно защитное покрытие для защиты металлов, состоящее, вес.В: бритта 35, Сг2 О 5, О; Z r0 5, О;

1 50,0. глина 5, О; бентонит 1, О; лак 30.

Состав фритты. вес. Ъ: В.2 О 52,4;

Pb0 5,3; СаО 9,0; ВаО 9,0; А120 11,0;

Ма20 11,65102 1,7 131.

821508

Таблица 1

СодержанИе материалов, вес.Ъ

Покрытия

Предлагаемое

24,0

32,0 24,0

18,0

2-,0

27,0 21,4 21,4

24,0 18,0 - 18,0

28,7

1i0

39,0

Известное

10,0 40,0

50,0

Известен способ защиты внутренней полости стальных заготовок от окисления при нагреве путем введения .в нее увеличивающегося в объеме, но не плавящегося(при температуре нагрева вещества, например. вермикулита 4 .

Недостатком способа является отсутствие защиты наружной поверхности стальных заготовок.

Наиболее близким по технической сущности .к предлагаемому является покрытие (5f, состоящее из глины, воды и хлористого аммония при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Глина (бетонит) 40-60

Хлористый аммоний 5-15

Вода 25-55

Однако у покрытия низкие защитные свойства.. Это обусловлено наличием в его составе хлористого аммо- 20 ния, который при нагреве ухудшает адгезионные свойства покрытия, способствуя растрескиванию его и откалыванию от металлической поверхности.

Кроме того, хлористый аммоний при 25 нагреве разлагается, загрязняя .атмосферу цеха, тем самым ухудшаются условия труда рабочих.

Цель изобретения — повыаение защитных свойств покрытия.

Поставленная цель достигается .тем, что защитное покрытие, включаУкаэанные составы иаиытывают в лабораторных условиях на образцах 60 иэ стали 45Х. Образцы предварительно обезжиривают окисью магния, вы"сушивают и покрывают.шликером исследуемых составов методом окунания. 3атем обравцы помещают в печь с сырыми ющее глину, хлористый аммоний и воду, дополнительно содержит шамот, вермикулит и хлористый цинк, а в качестве глины используется огнеупорная глина при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Вермикулит 24,0-32,0

Шамот 18,0-24,0

Огнеупорная глина 18,0-24,0

Хлористый цинк 1,0-2,0

Вода Остальное

Для приготовления предложенного покрытия используют вермикулит Ковдорского месторождения следующего химического состава, Ъг Si02 38,62;

Т!02 0,8; MgO 25,35; Nag0 1,15;

К20 5,47; АigО 12,5; Fez03 6, 29;

FeO 0,62; CaO 0,42, свободной воды

5,13.(потери при прокаливании 4,0); глину огнеупорную Часовярского месторождения, %: SiOg 56,04;А1 0 32,61

Т 02 1,45; СаО 2,53; MgO С,83;

К20 2,65; Ма20 0,62 (потери при прокаливании 1,64); шамот, следующего химического состава, Ъ: SiO< 54,0;

А1д 02 46, О.

Вермикулит, огнеупорную глину и шамот измельчают до крупности частиц 0,08 мм, затем добавляют хлористый цинк, тщательно перемешивают и вводят воду.

Приготовленные составы приведены в табл. 1. покрытием при 500 С и нагревают печь до 1100 С, а затем выдерживают при этой температуре в течение 4 ч.

Сравнительные данные по испытанию защитных покрытий приведены в табл. 2.

82150Â

Таблица 2

Состояние поверхности металла под покрытием после нагрева крытия

1 Мликер наносится слоем 3 мм. При посадке в печь вскипает. Имеются незначительные трещины. Хорошо удерживается на поверхности образцов.

Не дымит.

Под покрытием незначительный слой окислов, образовавшихся из-за диффузии кислорода через трещины в покрытии.

2 Шликер наносится на образцы слоем

1,5-2 мм. При посадке в печь вскипает и хорошо прихватывается к поверхности образцов. При длительном нагреве хорошо удерживается на поверхности. Не растрескивается и не откалывается. При выемке образцов из печи покрытие снимао ется коркой при механическом воздействии. Не дымит.

Под покрытием металл не окислен. Покрытие защищает полностью металл от окисления.

Из-за тонкого слоя покрытия образуются прогары по кромкам образцов, поэтому и происходит окисление металла в этих местах.

4 Шликер вскипает и растрескивается. Происходит интенсивное выделение хлора за счет разложения хлористого аммония.

Неприятный резкий запах. Покрытие частично отваливается от образцов, поэтому металл окисляется.

При длительном нагреве образцов покрытие рыхлое, осыпается с их поверхности.

Под рыхлым слоем покрытия толстый слой твердой окалины.

Покрытие не защищает металл от окисления.

П р и м е ч а н и е. Температура нагрева образцов — 1100 С. Время выдержки образцов в печи — 4 ч.

3 Шликер наносится тонким слоем

0,5-1,0 мм, при посадке в печь вскипает, имеются незначительные прогары по кромкам образцов.

На поверхности образцов покрытие удерживается, хорошо. Не дымит.

Как видно из табл. 2, при посадке в печь образцов, покрытых предлагаемым защитным покрытием, оно вскипает" и хорошо приваривается к поверхности образцов. Не пучится, не растрескивается и не откалывается от поверхности образцов при нагреве. После нагрева покрытие удаляется с поверхности металла путем механического воздействия (незначительного нажатия на покрытие).

Под покрытием имеется незначительное количество рыхлой окалины, которая образуется до начала спекания покрытия за счет проникновения кислорода через поры покрытия к поверхности металла.

Разработанный состав защитного покрытия не разлагается при нагреве и не выделяет газообразных веществ, не взаимодействует с защищаемым металлом, не токсичен. Состав пол ностью защищает углеродистую сталь от окисления в течение 4 ч.

При посадке в печь образцов, нокрытых предлагаемым покрытием, покрытие вскипает и растрескивается, интенсивно дымит, выделяется за счет разложения МН4С1, который имеет резкий неприятный запах. При выдержке образцов в печи покрытие частично откалывается от поверхности образцов, поэтому металл окисляется. После нагрева, при выемке образцов.из печи, покрытие рыхлое, под покрыти55 ем толстый слой твердой окалины. Покрытие не защищает металл от окисления.

Таким образом, применение предлагаемого покрытия по сравнению с известным позволяет повысить защитные свойства покрытия, как адгеэионные, так и жаропрочные. Кроме того, при использовании-предлагаемого покрытия исключается загрязнение атмосферы цеха

821508

Формула изобретения

24,0-32,0

18,0-24,0. Составитель A.Ñåêåé

Редактор H.Ðîìæà Техред М.Голинка Корректор B.Ñèíèöêàÿ

722 4 Тираж 6 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

Филиал ПП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Покрытие для защиты металлов от окисления при нагреве, содержащее глину и во ду, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения защитных свойств, оно дополнительно содержит вермикулит, шамот и хлористый цинк, а в.качестве глины — огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, вес%:

Вермикулит

Шамот

Огнеупорная глина 18,0-24,0

Хлористый цинк 1,0-2,0

Вода Остальное 15

Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе

1. Ангервакс A.È. Применение стекол для смаэок при горячей обработке металлов и сплавов давлением.

Л °, ЛДНТП, 1965, с. 24.

2. Авторское свидетельство СССР

9 558011 кл.. С 03 С 7/04, 1977.

3. Патент СИ 9 3203815, кл. 106-49, 1965.

4. Авторское свидетельство СССР

Р 360379, кл. С 21 0 1/68, 1971. 5. Авторское свидетельство СССР

Р 309960,. кл. С 21 0.1/68, 1970.