Способ получения силицидного покрытия на стальных изделиях

(72) Авторы изобретени варцмЖданов и Г, ф Ф ффмв ЯЭнергМФтут уф 9 Я,М4 Производственно-техническое пре Бентральный научно-исследователи Институт газа АН еййлургзи риятиекий инсткраинско(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИБИДНОГО ПОКРЫТИ НА СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЯХ. мичес1собам к споытийонных работке, в ия силик ап име ных по а ради те1это на металлах, н р р н аци трубах.Известен способ нанесения защитных оксидных и силикатный покрытий, например, в виде эмалей 13Недостатки этих способов заключаются в их сложности, определяемой необходимостью расплавления или размягчения заранее приготовленных составов, распределения их по поверхности металла и трудностью нахождения составов покрытий, имеющих линейный коэффициент термического расширения, близкий к таковому для металла, Обычно жаростойкие покрытия не выдерживают резких и частых колебаний температуры и поэтому отслаиваются от основы,Наиболее близким по технической сущности и предлагаемому изобретению является способ получения зашитного покрытия, включающий нагрев до 11001200 оС в смеси порошков кремния и кремнезема в присутствии эашитной атм, сферы и выдержку в течение 4-6 ч (21,Недостаток такого способа состоит в том, что нанесенное покрытие имеет низкую степень черноты порядка 0,1, что снижает эффективность его исполь-, зования в агрегатах, теплообмен в которых осушествляется излучением с помошью радиационных нагревателей.Целью изобретения является повышение степени черноты, гаэоплотности и корроэионной стойкости поверхностного слоя. Бель достигается тем, что согласно способу, включающемунагрев в смеси порошков кремния и кремнезема в атмосфере водорода до 1100-1200 оС в течение 4-бч и охлаждение, силицированную поверхность металла дополнительно окисляют при 1000- 1100 оС в чение 4-бч на воздухе так, что прим отношение толшины окисленного(известный способ) 2 0 0,17 ер ов о слоя,провоС Источники принятые во вним1. Аппен А. А. вые неорганически "Химия, 1976, с2. Авторское с % 526679, кл. С информации,ание при экспертизеТемпературоустойчие покрытия, Л106- 137,видетельство СССР23 С 9/04, 1973,НИИПИ Заказ 1050/6 Тираж 1049Поаписыое илиад П Патент" Ужгороа, ул. Проектная, 4 3слоя к толщине силипированного слоясоставляет 0,3-0,5,При указанной обработке продуктыокисления - кремнезем и закись железавступают в реакцию и образуют плотную,черную пленку, состоящую из химического соединения - силиката железа. Этапленка обладает высокой газоплотностьюи большой степенью черноты, Вследствиэ того, что в процессе окисленияучаствует кремний, растворенный в железе, образующаяся пленка оксидовпрочно связана с металлической матри-3цей. Поэтому при резких измененияхтемпературы такая пленка при условии,что она имеет определенную малую тол,щину, не отслаивается от металла. Дляобеспечения этой связи пленки и матрицы глубина силицнрованного слоя должнабыть не менее 100-200 мкм, Увеличение глубины этого слоя сопровождаетсяувеличением концентрации в нем крэйния,появлением хрупкости и излишней толщины окисленной пленки, что можетпривести к отслаиванию силикатногопокрытия. Проведены испытания трех образцовстали Х 23 Н 18 с оксидным силицированиым покрытием. В течение 300 сутвнешний вид поверхности образцов иеизменяется по сравнению с исходным,а привес 0,3 -0,7%. За тот же периодобразцы по известному способу показывают привес порядка 10%,Таким образом, оксидные силицироввкные покрытия имеют в 5 раз вышезначения. степени, черноты и в 5 -7 развыше коррозиойную стойкость и газоплотность при длительной службе ввосстановительной атмосфере по сравнению с известными.Формула изобретенияСпособ получения силицидного покрытия на стальных изделиях, вклю 4Выбор приведенных параметров основан нв экспериментальном изучении;процесса, В указанной области температур (1000-1100 С) окисление поверхности силицированного металла иобразование плотной пленки ГО 510(файялит) завершается уже в течение4-6 ч. За это время происходит окисление силицированного слоя нв глубину 10 порядка 75 мкм при его общей глубинеоколо 200 мкм. П р и м е р. Силицированию и последующему окислению на воздухе подвер гают образцы стали Х 23 Н 18 при 1000 Св течение 4-бч. При этом на поверхности получают черный силикатный слой толшиной 100-200 мкм, вследствие чего степень черноты стали существен- ЭО но повышается,Результаты измерений степени черноты при нагреве в атмосфере диссоциированного аммиака образцов, обработанных по предложенному и известному способам представлены в таблице.1 чающий нагрев в защитной атмосдо 1100-1200 оС в смеси поркремния и кремнезема в течени,и охлаждение, о т л и ч а ю щс я тем, что, с целью повышенпени черноты, гаэоплотности изионной стойкости поверхностнопосле охлаждения дополнительнодят окисление при 1000-1100течение 4-6 ч в атмосфере воз