Способ получения оксидных покрытий

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 250479 (21) 2757759/22-02 (51) М. КЛ. с присоединением заявки Ио(23) Приоритет С 23 С 11/08 Государственный комнтет СССР по деаам нзобретеннй н открытнй(71) Заявитель 54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНЫХ ПОКРЫТИЙ Изобретение относится к получению оксидных покрытий на металлах, преимущественно на стали, и может быть использовано для защиты оборудования, работающего в сильноагрессивных средах.Известен способ получения оксидных покрытий на нержавеющей стали путем термической обработки ее в кислород" содержащих газовых средах 11Однако корроэионная стойкость таких покрытий оказывается недостаточной для использования их в сильно- агрессивных средах.Наиболее близким к предложенному 15 по технической сущности и достигаемому результату является способ получения оксидных пленок на металлах, в том числе на стали, включающий обработку нагретой поверхности сое динениями металлов в смеси с кислородсодержащим газом, в качестве которого используют кислород, пары воды, окись углерода, углекислый гаэ ис др. В соответствии с этим способом могут быть получены покрытия из окси" дов хрома путем гидролиза хлористого хромила или пиролиза ацетилацетона та хрома в среде углекислого газа или оксидов железа термическим раз ложением карбонила или ацетилацетоната железа в окислнтельной среде,при этом возможно получение покрытийиз смеси оксидов, используя смесисоединений соответствующих металлов 2.Недостатком данного способа является сравнительно низкая адгеэияполучающихся покрытий с основой инедостаточная коррозионная стойкостьв сильноагрессивных средах,Цель изобретения - повышение адгезии и коррозионной стойкости покрытий.Указанная цель достигается тем,что согласно способу получения оксидных покрытий, преимущественно иэсмеси оксидов хрома и железа, наповерхности стальных иэделий путемобработки нагретой поверхности парами соединений хрома и железа в смеси с кислородсодержащим газом, поверхность иэделий нагревают до 150400 С и обработку осуществляют парами нитратокомплексов хрома ижелеза, при их содержании в газовойсмеси 5 10 - 1,0 мас.% и расходе100 - 200 г/м 0 и использовании в качестве кислородсодержащего газачетырехокиси азота,Ч863712 или Таблица 1 Температура, С Толщина Покрываепокрытия, мый матемкм риал Продол- жительность обработкич Концентрация нитро комплексов в парах, мас.% Соотношение ,нитратокомп"лексов в смеси, Ре:Сг Пример,Ф испари- покрывателя емой по- верхности 20 150 80 0,5 1 1,0 : 0,5 2 1,0 с 0,5 31,0:05 сталь Х 18 Н 10 Т. сталь Х 18 Н 10 Т Ст 20 5-77 - 10 400 80 0,5 75 20 300 0,3 При этом в качестве нитратокомплексов железа и хрома используют смеси нитрозониевых и/или нитрониевых нитратокомплексов железа и нитрозониевых нитратокомплексов хрома в соотношении от 1:1 до 1:0,1.Используемые для обработки поверхности нитратокомплексы железа имеют следующие структурные формулы;(ЫО)+ Ге (Ю ), ГОбе зти формы, нитрониевая и нитрозониевая, летучи, могут переходить одна в другую, и, разлагаясь, дают аналогичные окислы на поверхности.Для хрома используется нитрозониевая форма(ИО) Сг(КО ) )Использование в качестве кислородсодержащего газа химически активного соединения - четырехокиси азота - обеспечивает хорошую адгезию покрытий с подложкой.Обработку путем указанных нитратокомплексов в смеси с четырехокисью азота ведут при температуре подложки 150 - 400 С, содержании нитратокомплексов в смеси 5 10 3 - 1,0 мас.В при их расходе 100 - 200 г/м поверхности.Получаемые на поверхности покрытия представляют собой твердый раствор д.-ГеО 78 - 75 и Сг 1022 - 25, имеют волокнистую структуру с расположением волокон перпендикулярно поверхности, что, в свою очередь, обеспечивает повышение их адгезии к основе и адгезий наносимых на них других покрытий.Оптимальное соотношение между нитратокомплексами железа и хрома для получения наиболее химически стойких в агрессивных средах пленок составляет 1;0,5, Химическая стойкость таких пленок настолько велика, что они не растворяются в смеси азотной, серной и плавиковой кислот, предназначенной для травления аустенитных нержавеющих сталей.Испытание трубчатых оксидированных образцов на сплющивание покаэывает отсутствие в зоне максимальныхсжимающих и растягиваюших напряжений, отсутствие микротрещин, надрывов и сколов, окисной пленки,чтосвидетельствует о высокой адгезиипокрытий.Кроме того, получаемые покрытияне разрушаются под действием потокагаза при высоких температурах ихорошо сопротивляются термоциклическим нагрузкам в интервале температур80700 СИспользование изобретения дляполучения покрытий на стали 20 истали Х 18 Н 10 Т может быть проиллюстрировано примерами, представленными 15 в табл. 1,Поверхность покрываемых изделийпредварительно подвергают очистке,и обезжириванию.Щ Полученные покрытия испытываютна коррозию в различных агрессивныхсредах,Коррозионная стойкость полученныхпокрытий на стали 20 в соответствиис примерами 3, 5, 6 представлена втабл. 2. Скорость коррозии покрытий настали Х 18 Н 10 Т в соответствии с примером 1, испытанная в смеси для хоЗо лодного травления нержавеющих сталей,состава,%:ННОЕ 15Н ЯО 4 5НР 5НО 75при температуре 25 С составляет менее 0,001 мм/год.Как видно из приведенных данных,полученные покрытия отличаются высокой коррозионной стойкостью, которая превышает стойкос;ь покрытий, получаемых известным способом, за счет образования покрытия определенного состава и определенной структуры и его высокой адгезик, что поэво" 45 лит широко использовать изобретениев народном хозяйстве, в частности в атомной энергетике и химической промышленности для защиты контуров и аппаратов различного назначения Я от коррозии.863712 Продолжение та 5 л. 1 Температура, С Покрываемый материал Продол-. жительность обработки,ч Толщинапокрытия,мкм Соотношение нитратокомплексов в сме си, Ре:Сг Концентрация нитро омплексовпарах, масс,% Пример,9 покрыва емой по верхнос испарителя к в Ст 2 150,0 : 0,5 0 20 45 Ст 2 20 5 - 7 Ст 2 0,3 0: 1,0: О,а блица 2 юс стойкость покрытий на стали 20 в агресивных средах Корроэио Пример,орость коррозии, мм/год Температура,ОС ед ИБО 20 И 1804 50 30Эакаэ 7711/43 Тираж 1051 Подписно ВЧИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 45 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна 1. Способ получения оксидных покрытий, преимущественно из смеси оксидов хрома и железа, на поверхности стальных изделий путем обработки нагретой поверхности парами соединений хрома и железа в смеси с кислородсодержащим газом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения адгезии и корроэионной стойкости покрытий, поверхность изделий нагревают до 150 - 400 С и обработку осуществляют парами нитратокомплексов хрома и железа, при их содержании в газовой смеси 5 10 1,0 мас.%, расходе 100 - 200 г/мй ванин в качестве ки о газа четырехокиси об по и. 1, о т л и тем, что в качеств ксов железа и хрома меси нитрозониевых ых нитратокомплексов зониевых нитратоком отношении от 1:1 доИсточники информации,принятые во внимание при экспер4 1. Патент США У 4017336,кл. 148-635, 1977.2. Осаждение из газовой ФазыПод ред. К. Пауэлла и др. М., Аиздат, 1970, с. 302-314,