Способ защиты металлических литейных форм от коррозии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт цементной промышленности "НИИ Цемент"(56) Авторское свидетельство СССР йт 1303250, кл. В 22 С 3/00, 1984.Сварика А.А. Покрытия литейных форм, М.: 1977, с, 118 - 121.(54) СПОСОБ ЗАЩИТЪ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ОТ КОРРОЗИИ (57) Способ относится к литейному производству, в частности к производству отливок методом кокильного литья, например мелющих цилиндров. В процессе приготовлеИзобретение относится к технологии литья в металлические, преимущественно из чугуна и стали, литейные формы.Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости металлическихлитейных форм и улучшение качества отливок.Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты металлических литейных форм от коррозии, преимущественно из стали и чугуна, включающем приготовление водного теплоизолирующего покрытия, содержащего наполнитель, связующее, воду итехнологические добавки и нанесение его на литейную форму, теплоизолирующее покрытие приготовляют на воде, предварительно обработанной гидразином и медным купоросом в количестве 8-20 мг/л и 1-3 мг/л соответственно, а после перемешива.ния и выдержки втечение 10-15 мин в рас- . Ы 1814586 АЗ(505 В 22 С 3/00 ния водного теплоизолирующего покрытия используют обескислороженную воду, которую предварительно обрабатывают гидразином и медным купоросом в количестве .820 мг/л и 1,3 мг/л соответственно. После ввода в обескислороженную воду наполйителя связующего и технологических добавок дополнительно вводят нитрилотриметилфосфоновую кислоту и щелочь. Последняя доводит рН до 9 - 10. Такой способ позволит снизить коррозионные процессы на поверхности кокиля, протекающие при высоких температурах и резких термических напряжениях и являющиеся основной причиной разрушения оснастки, улучшаются технологические свойства покрытия и ка- Я чество отливок, Снижаются потери от брака литья, 1 табл. (ЛС:твор вводят наполнитель, связующее, технологические добавки и дополнительно, нитрилотриметилфосфоновую кислоту ОО (НТФ) в количестве 0,1 - 10 мг/л готового покрытия и щелочь - до рН состава 9-10.идразин и медный купорос используют (Я в виде 10 водных растворов, (рГидрэзин выпускается в виде гидразин- ц гидрата по ГОСТ 19503 - 74 Е с содержанием гидразина 64-67 . Химическая формула г 42 Н 4.Медный купорос выпускается по ГОСТ 6 д 19347-84 Е содержание медного купороса в марке "Б" 93;4, Химическая формула Со 804 5 Н 20.Нитрилотриметилфосфоновая кислота (НТФ) выпускается по ТУ 6-02-1171-79, Химическая формула СзН 2 И 09 Рз.В краскомешалку, заполненную водой,добавляют расчетное количество 1 вод 1814586ных растворов гидразина и медного купороса, Производят перемешивание воды 1 - 2 мин и дается выдержка 10 - 15 мин до полного прохождения реакции связывания кислорода И 2 Н+02 = 2 Н 20 + М 2 и выделения азота. Затем на основе этой воды готовят кокильное покрытие по общепринятой технологии в зависимости от его состава и свойств входящих компонентов. После этого в приготовленный состав добавляется НТФ в количестве 1,1-10 мг/л готового покрытия. Состав перемешивается. Определяется его щелочность и доводится до рН 9 - 10 добавкой щелочи. После перемешивания и процеживания покрытие готово к употреблению,По стехиометрическому расчету приведенной выше формулы необходимо на 32 г моль кислорода вводить 32,048 г моль гидразина. При температуре воды от+5 до 40 С в ней содержится растворенного кислорода от 12,4 - 6,6 мг/л соответственно. Таким образом необходимо вводить гидразин в количестве 6,61 - 12,42 мг/л, Избыточное количество вводимого по нашей заявке гидразина необходимо для проведения восстановления меди в растворе содержащем медный купорос. Восстановленная молекулярная медь является катализатором реакции связывания кислорода в воде, протекающей уже при комнатной температуре, а при нанесении покрытия на поверхность. металлической формы медь осаждается на ее поверхность, блокируя электрохимическую коррозию железа материал кокиля), Проведенными исследованиями определена величина выдержки приготовленной воды в течение 10-15 мин, Это время необходимо для полного связывания растворенного кислорода в воде и прохождение реакции восстановления ме-ди из раствора медного купороса. Большее время выдержки приведет к повторному насыщению воды кислородом и выпадению укрупняющихся частиц меди в осадок, Опоеделены и количества вводимых НТФ и медного купороса. Результаты исследований, приведенные в таблице, однозначно показывают, что принятые количественные показатели по НТФ и медному купоросу дают положительный эффект, НТФ в составе кокильного покрытия кроме свойств ингибитора коррозии в присутствии солей меди (в отличие от солей цинка) играет основную. роль комплексообразователя, т;е. связывает медь в прочный комплекс, переводя процесс осаждения меди на поверхность кокиля в автокалитический, так как процесс образования зародыша меди происходит уже только на по верхности кокиля, а не во всем объеме кокильного покрытия, что резко увеличивает его живучесть. Кроме этого, НТФ приводит к незначительному растворению в воде нерастворимых в ней веществ, 5 значительно повышая силы сцепления покрытия с кокилем и компонентов между собой (хемосорбция), Использование водного кокильного покрытия с рН 9 - 10 создает условия осаждения карбонатных пленок на 10 поверхности кокиля, Эти пленки значительно усиливают силы сцепления кокильного покрытия с поверхностью кокиля и снижают теплопроводность слоя покрытия. Кроме того, при использовании в качестве связующе го жидкого стекла в среде с рН 9 - 10 непроисходит укрупнение частиц Ю 2 и выпадения их в осадок. Водные растворы с рН 9-10 не вызывают коррозии железа, так как в них отсутствует агрессивная Со 02. Таким 20 образом, предложенный способ защиты металлических литейных форм от коррозии позволяет значительно увеличить стойкость оснастки за счет снижения интенсивности коррозионных процессов как в жидкойт, так 25 и в газовой среде, увеличения сил сцелпения слоя покрытия с поверхностью кокиля, снижения теплопроводности слоя покрытия из-эа образования на поверхности кокиля слоя пористой меди и пористой карбонат ной пленки. Пористость медного слоя оченьвысока и составляет около 9 х 10 микропу 15стот размером приблизительно 30 нм в 1зсм . Повышение качества отливок при использовании предлагаемого способа проис ходит из-за повышения стойкости оснастки,снижение теплопроводности кокильного покрытия и повышения его технологических характеристик: сил сцепления с кокилем и связи компонентов между собой. Напри мер, в нашем случае удалось снизить бракотливок мелющих цилиндров по наклонному мениску, Это объясняется тем, что, благодаря низкой теплопровод ности кокильного покрытия, отливки мелющих ци линдров затвердевали на горизонтальномучастке кокильного конвейера и образовавшийся мениск (кокили открытые) располагался параллельно торцу цилиндра, В то время, как при использовании обычного 50 способа, из-эа высокой теплопроводностислоя покрытия, отливки затвердевали в большинстве случаев на накнном участке конвейера, т.е. раньше времени, За счет снижения скорости охлаждения отливки из 55 чугуна получались без отбела, снизилисьвнутренние напряжения.СуЩественными отличиями предлагае.мого способа защиты металлических литейных форм от коррозии являются использование в качестве катализатора реРеэупьтатлг испытангтй кокипьных покрыгив Реэ пьтаты испытание ттентони Брак отжи век по нару. шентткг ик геометрии Форма мани. ска) при рээ. пивке 1 т жидкого чу. тунаСтойкость оснастки до поввпеиив сетки рвэга.;гт в копиче т массы аод сверх 10 оставитель Е,Мукинехред М;Моргентал Корректор Е.папп едактор Заказ 1838 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат и Патент", г, Ужго,Гагарина, 101 акции связывания кислорода в воде медного купороса, а не меди, что позволило процесс вести при комнатной температуре; использование в качестве комплексообразования с медью НТФ, у которой константа устойчивости высока и равна Л,75, кроме того, НТФ, как технологическая добавка к составу покрытия, увеличивает силы сцепления покрытия с кокилем и компонентов между собой (зффект сапюбилизации и синергизма); достаточно высокий рН кокильного покрытия 9-10). Такая щелочная среда обеспечивает осаждение на поверхности кокиля карбонатных плеток, сникающих теплопроводность покрытия и усиливающих связь покрытия с поверхностью кокиля, рН в выбранных нами пределахобеспечивает зсаждение меди только на металлическую поверхность кокиля, не позволяя осаждаться меди на поверхность частиц огнеупорного наполнителя. В этих пределах р 1железо и его сплавы наиболее устойчивы против коррозии. Данные испытаний приведены в таблицеФормула изобретенияСпособ защиты металлических литей ных форм от коррозии, преимущественно изстали и чугуна, вклкчающий приготовлейиб водного теплоизолирующего покрытия, СО- держащего наполнитель, связующее, воду и технологические добавки и нанесение его 10 налитейнуюформу, отличающийсятем, что, с целью повышения стойкости литейных форм и снижения брака отливок по нарушению их геометрии и качества пговерхности, воду предварительно обрабатывакт 15 гидразином и медным купоросом в количестве 820 мгугл и 13 мг/л соответственно, а после перемешивания и выдержки в течение 1015 мин и введения в раствор напол-.нителя, связующего и технологической 20 добавки дополнительно вводят нитртилотри-,сгметилфосфоновую кислоту в количестве 0,110 мгл и щелочьдодостижения приготовленного покрытия рН 910.