Способ защиты стальных изделий от коррозии

- Г,;КОТИКА ТВ ния; стальное издеверхности подверзотированию вополе, после чего наносят слой полиия толщиной, необя интерференцией го цвета, а затем е в кислородсодер(57) Сущность изо лие после подгото гает плазменн внешнем электри вакуумным осажд кристаллического ходимой для пол заданного декор проводят оксидир жащей среде. брете вки по ому а ческом ением кремн уцени эти Вно овани(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫЛИЙ ОТ КОРРОЗИИ ный институ,Ризвановравочник/ По АЛЬНЫХ ИЗ производится электролитическим осаждением коррозионно-стойких металлов, а операция закрепления заключается в очис поверхности от остатков процесса (пром ка, сушка и т,д,),Однако эти процессспектр цветов,и являются диз-за применейия редких иметаллов,Известны также способы многослойной защиты поверхностей, по которым для получения декоративного цвета наносятся специальные слои, например лакокрасочный слой на предварительно нанесенные антикоррозионные слои.Но эти процессы дорогостоящие и вредные для человека и окружающей среды. Кроме того, наиболее распространенным элементом в природе является кремний, который значительно дешевле таких материалов как хром, никель и т.п. Кремний используется в нескольких методах обработки металлических поверхностей, например силицирования, плазменном и химическом осаждении из паровой фазы. При силицировании защищаемой поверхнотке ывЫ ы дают малыи орогостоящими дорогостоящих ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ВТОРСКОМУ СВИДЕТ Способ защиты стальных изделий от коррозии относится к химико-термическим методам обработки стали, предназначается для увеличения коррозионной стойкости их поверхности и придания ей декоративного цвета в условиях эксплуатации на открытом воздухе (категория по ГОСТ 15150 - 69) и может быть применен в машиностроении, строительстве зданий и сооружений, а также в художественно-декоративных ремеслах,Известны различные способы антикоррозионной защиты стали и получения декоративного цвета для условии эксплуатации на открытом воздухе, сод.ржащие операции подготовки поверхностей, нанесения защитного слоя и закрепления, К ним можно отнести гальванический способ нанесения покрытий из хрома, меди, никеля, и других . коррозионно-стойких металлов, принятый за прототип. По этому способу подготовка поверхностей заключается в механической Зачистке обрабатываемой поверхности, затем в очистке ее от органических соединений и окислов (обеэжиривание, травление, промывка и др.). Нанесение защитных слоев 1286185 А 1сти происходит диффузия кремния, но при этом покрытие получается неравномерным и не имеет декоративного цвета. При известных процессах плазменного напыления и химического осаждения кремния иэ парогазовой фазы наносится слой от 0,2 до 5 и более мкм, При этом слой кремния на металле получается пористым из-эа различного коэффициента теплового расширения металла и слоя кремния, поэтому такой слой является непрочным и не имеет декоративного цвета. Таким образом, все известные способы покрытий не имеют широкого спектра декоративных цветов и для их получения требуют нанесения дополнительного слоя, что удорожает процесс,Цель изобретения - получение широкого спектра декоративных цветов защитного слоя и удешевление процесса.Указанная цель достигается способом защиты стальных изделий от коррозии, включающим подготовку поверхности, нанесения защитного слоя и последующую его обработку, отличающимся от известных способов тем, что после подготовки поверхности проводят плазменное азотирование во внешнем электрическом поле, в качестве защитного слоя наносят вакуумным осаждением слой поликристаллического кремния толщиной, необходимой для получения интерференцией заданного декоративного цвета, а в качествепоследующей обработки проводят оксидирование в кислородсодержащей среде. Благодаря тому, что очищенная от органических соединений и окислов, стальная поверхность насыщается атомами азота, она освобождается ст атомов кислорода и пассивируется нитридным слоем исходного металла, В результате этого формируется поликристаллическая структура наносимой пленки, При этом наносимый слой кремния получается с одной стороны плотным и имеет высокую прочность, которая позволяет выдержать без разрушения возникающие напряжения в поверхностном слое иэ-за разности величин температурного расширения слоя кремния и металла, э с другой стороны получить тонкий равномерный слой поликристаллического кремния толщиной 0;05-0,15 мкм, позволяющий интерференцией получать заданный декоративный цвет в зависимости от толщины слоя. Благодаря вйсокому коэффициенту преломления (п=2,7),близкому по величине к коэффициенту преломления алмаза, удается получить цветовую гамму содержащую около ста насыщенных декоративных цветов и оттенков полного цветового спектра, Необходимо отметить, что интенсивность декоративного окраши вания стальных поверхностей зависит от степени шероховатости поверхности, Пассирование пленки оксидом кремния повышаетхимическую стойкость поликремниевой плен 5 киНасыщение металлических поверхностей азотом известно как азотирование, которое используется для пассирования поверхности и повышения износостойко 1015 2025 3035404550 сти, Однако, в данном случае насыщениеазотом защищаемой поверхности имеет и другое значение, а именно нагрев стальной поверхности до необходимой температуры эа счет тепла. получаемого при превращении кинетической энергии ионов азота, разогнанных во внешнем электрическом поле, в тепловую, Процесс проводится в вакуумной печи, Очищенные механическим способом заготовки из стали обезжиривают в трихлорэтилене или этиловом спирте, Послевведения заготовок в печи устанавливается атмосфера дисоциированного азота давлением 50 - 1000 Пэ и путем ускорения ионов азота во внешнем электрическом поле происходит нагрев заготовок до 550-600" С и одновременно плазменное аэотирование поверхности, При этом происходит дополнительная очистка поверхности от органических и иных загрязнений, вытеснение азотом удаление) кислорода с поверхностии одновременно образуется нитридный слой. Далее в вакуумную печь вводится моносилан (ЯН 4) с парциальным давлением 30 - 130 Па при отключенном внешнем электрическом поле, При этом на поверхности заготовок осаждается поликристаллический кремний толщиной 0,05 - 0,15 мкм в зависимости от требуемого декоративного цвета, который регулируется временем осаждения ипарциальн ым давлением реакционного газамоносилана),По окончании осаждения и вакуумирования печи проводится пассивирование поверхности поликристаллического кремния путем ввода в печь кислорода до атмосферного давления и поддержания кислородсодержащей среды до охлаждения заготовок. После охлаждения заготовок производится их удаление из вакуумной печи.Благодаря описанному способу удается получить тонкий и прочный слой нэ поверхности металлов, который в зависймости от толщины придает изделию не только защитные свойства, но и декоративный цвет. Таким образом необходимость нанесения дополнительного декоративного слоя отпадает, чем и достигается цель изобретения,Формула изобретения Способ защиты стальных изделий от коррозии, включающий подготовку поверх1786185 Составитель ф. РизвановТехред М.Моргентал Корректор С,Патрушева Редактор А.Рожкова Заказ 233 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/Б Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 ности, нанесение защитного слоя и последующую его обработку, о т л и.ч а ю щ и йс я тем, что, с целью получения широкого спектра декоративных цветов и удешевления процесса, после подготовки поверхности проводят плазменное азотирование во внешнем электрическом поле, в качестве защитного слоя наносят вакуумный осаждением слой поликристаллического кремния толщиной, необходимой для получения интерференцией заданного декоративного 5 цвета. а в качестве последующей обработкипроводят оксидирование в кислородсодержащей среде