Покрытие для защиты металлов отокисления при нагреве

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Реслублик(22) Заявлено 270679 (21) 2785075/22-02с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(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. Кроме 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 покрытия должны обладать .защитным действием.в течение нескольких часов.известно защитное стеклопокрытие следующего кимйческого состава, ЗО вес.: 50 40,0; К 20 5,0; СаО 5,0; ВаО 10,0; А 0 5,0; 80 35,0; а также 5 0 61,4; МаО 4,0; М 9 0 3,5; Са 0 9,8; А 103 9,8; ВОЗ 10,0; Г 1,5 111Известно защитное стеклопокрытие от высокотемпературной коррозии, состоящее из окислов, вес.: 5 Од 30- 401 А 10 55-65; ГетОЗ 0,1-0,35; Т 10 1-5; йа 20 1,5-5; Ма 51 Г 6 0,55- 5,0 и один иэ окислов а Оз, СеО, 4 а 23 ф газ ф 5 агО, Гег 03 2 Д.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: фритта 35, СгО 5,0; 2 гО 5,0;50,0 глина 5,0; бентонит 1,0; лак 30. Состав фритты. вес.Ъ: В. ОВ 52,4; РЬО 5,3; СаО 9,0; ВаО 9,0; А 1 ОЗ 11,01 МаО 11 6,510 1,7 31.821508 30 Таблица 1 СодержанИе материалов, вес.Ъ Покрытия Предлагаемое 24,0 32,0 24,0 18,0 2;0 27,0 21,4 2114 24,0 18,0 18,0 28,7 1,0 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 отсутствиезащиты наружной поверхности стальных заготовок.Наиболее близким по технической сущности .к предлагаемому является покрытие 5), состоящее из глины, воды и хлористого аммония при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:Глина (бетонит)40-60 15Хлористый аммоний 5-15Вода 25-55Однако у покрытия низкие защитные свойства Это обусловлено нали- чием в его составе хлористого аммо 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 .атмосферуцеха, тем самым ухудшаются условия труда рабочих.Цель изобретения - повышение защитных свойств покрытия.Поставленная цель достигается .тем, что защитное покрытие, включаУкаэанные составы иаиытывают в лабораторных условиях на образцах 60 иэ стали 45 Х. Образцы предварительно обезжиривают окисью магния, вы"сушивают ипокрывают.шликером исследуемых составов методом окунания. Затем обравцы помещают в печь с сырым 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 24,0-32,0Шамот 18,0-24,0Огнеупорнаяглина 18,0-24,0Хлористый цинк 1,0-2,0Вода ОстальноеДля приготовления предложенного покрытия используют вермикулит Ковдорского месторождения следующего химического состава, : 502 38,62; Т 02 0,8; М 90 25,35; Ма 0 1,15; К 20 5,47; АЗОЗ 12,5; ГеО 6,29; ГеО 0,62; 6 аО 0,42, свободной воды 5,13.(потери при прокаливании 4,0); глину огнеупорную Часовярского месторождения, %: 510 56,04;А 10 з 32,61 Т 02 1,45; СаО 2,53; МдО 0,83; К 20 2,65; Ма 20 0,62 (потери при прокаливании 1,64); шамот, следующего химического состава, : 50 54,0; А 1 д 0 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 фС и нагревают печьдо 1100 фС, а затем выдерживают приэтой температуре в течение 4 ч. Сравнительные данные по испытанию защитных покрытий приведены в табл. 2.82150 В Таблица 2 Состояние поверхности металлапод покрытием после нагрева крытия 1 Мликер наносится слоем 3 мм, При посадке в печь вскипает. Имеются незначительные трещины. Хорошо удерживается на поверхности образцовНе дымит.Под покрытием незначительныйслой окислов, образовавшихсяиз-за диффузии кислорода черезтрещины в покрытии. 2 Шликер наносится на образцы слоем1,5-2 мм. При посадке в печь вскипает и хорошо прихватывается кповерхности образцов. При длительном нагреве хорошо удерживаетсяна поверхности. Не растрескиваетсяи не откалывается. При выемкеобразцов из печи покрытие снимаоется коркой при механическомвоздействии, Не дымит. Под покрытием металл не окислен. Покрытие защищаетполностью металл от окисления. 3 Шликер наносится тонким слоем0,5-1,0 мм, при посадке в печь вскипает, имеются незначительные прогары по кромкам образцовНа поверхности образцов покрытие удерживается, хорошо. Не дымит. Из-за тонкого слоя покрытияобразуются прогары.по кромкамобразцов, поэтому и происходитокисление металла в этих местах. 4 Шликер вскипает и растрескивается. Происходит интенсивное выделение хлора за счетразложения хлористого аммония.Неприятный резкий запах. Покрытие частично отваливается от образцов, поэтому металл окисляется.При длительном нагреве образцовпокрытие рыхлое, осыпается с ихповерхности. Под рыхлым слоем покрытия толстыйслой твердой окалины,Покрытие не защищает металл отокисления. П р и м е ч а н и е. Температура нагрева образцов - 1100 С. Времявыдержки образцов в печи - 4 ч./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 защитногопокрытия не разлагается при нагревеи не выделяет газообразных веществ,не взаимодействует с защищаемымметаллом; не токсичен, Состав пол ностью защищает углеродистую стальот окисления в течение 4 ч.При посадке в печь образцов,нокрытых предлагаемым покрытием,покрытие вскипает и растрескивается,интенсивно дымит, выделяется за счетразложения МН 4 С 1, который имеет резкий неприятный запах. При выдержкеобразцов в печи покрытие частичнооткалывается от поверхности образцов,поэтому металл окисляется, Посленагрева, при выемке образцов.изпечи, покрытие рыхлое, под покрыти ем толстый слой твердой окалины. Покрытие не защищает металл от окисления.Таким образом, применение предлагаемого покрытия по сравнению с известным позволяет повысить защитныесвойства покрытия, как адгеэионные,так и жаропрочные. Кроме того, прииспользовании предлагаемого покрытияисключается загрязнение атмосферы у 5 цеха.722 4 Тираж б Подписное ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Заказ Филиал ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Покрытие для защиты металлов от окисления при нагреве, содержащее глину и воду, 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%:ВермикулитШамотОгнеупорнаяглина . 18,0-24,0Хлористый цинк 1,0-2,0Вода Остальное 15 Источники информации,принятые .во внимание при экспертизе1. Ангервакс А.И. Применение стекол для смаэок при горячей обработке металлов и сплавов давлением.Л., ЛДНТП, 1965, с. 24. 2. Авторское свидетельство СССРР 558011, кл. С 03 С 7/04, 1977.3. Патент СИ Р 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.