Раствор для получения защитного покрытия на стальной поверхности

Раствор для получения защитного покрытия на стальной поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, содержапщй ионы Аосфата, хромата и силиката, а такке поверхностно-активное вещество, отл и, чающий с я тем, что, с целью повышения кор- Йэобретение относится к защите металлов от коррозии, в частности к нанесению защитного покрытия на стальную поверхность, и может быть использовано в машиностроительной, авиационнойи других отраслях промьшшенности .Известен раствор для получения защитного покрытия, содержащий ионы фосфатов, хроматов, хромато-или фос: фатообразующие металлы (А1, Mg, Zn, Be, Ва, Sr, Се) и поверхностно-активное вещество. Однако покрытия, полученные из этого раствора, теряют свои зaщиtкыё свойства после нагревов до ,i Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результата; является раствор для получения защитного покрытия на стальной noBepxiaqc; ти, содержащий ионы фосфата, хромарозионной стойкости покрытия после воздействия темперауры до 600С, он дополнительно содержит алюминий и оксид кальция, а в качестве поверхностно-активного вещества используют синтанол, при следующем соотношении /. компонентов, мас.%: 5-30 Фосфорная кислота 3-8 Хромовый ангидрид 0,1-0,5 Алюминий 1-3 . Оксид кальция 0,1-1,9 )Хидкое стекло ( по SiOj) 0,05-1 Синтанол Остальное Вода (Л С та и силиката, а также поверхностноактивное вещество при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ионы фосфата 27-73 Ионы хромата 5-39 00 Ионы аммония. 0,5-35 ел Силикат 0,01-33% от Ю суммарного содержания ионов фосфата, сх хромата и аммония. V. , ,- , Раствор может содержать также ионы магния и агенты для улучшения смачивания (поверхностно-активные вещества). Данный раствор обеспечивает получение коррозионно-стойких покрытий на стальных изделиях, однако после нагревов их защитные свойства в агрессивных средах снижаются. Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости.покрытия , после воздействия температур до 600 С/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБ ЛИК

Ai (19). (И) (5))5 С 23 F 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Синтанол

Вода

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

Н А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3437971/22-02 . (22) 18.03.82 (46) 15.08.90. Бюл. Р 30 (72) Е.Г.Иванов и Н.П.Цивнлева (53) 621.794.62 (088.8) (56) Патент С16А Г 3811959, кл. 148-6-15, опублик. 1974.

Патент СССР Р 462340, кл. C 23 Р 7/08, опублик. 1971. (54)(57) РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЬНОЙ IIOHEPXHACTH, содержащий ионы фосфата, хромата и силиката, а также поверхностно-актив» ное вещество, о т л и,ч а ю щ и и - с я тем, что, с целью повышения корФ

Изобретейие относится к защите металлов от коррозии, в частности к нанесению защитного покрытия на

- стальную поверхность, и может быть использовано в машиностроительной, авиационной и других отраслях про. мьпппенности.

Известен раствор для получения защитного покрытия, содержащий ионыфосфатов, хроматов, хромато-или фосфатообразующие металлы (Al, Mg, Zn,"

3е, Ва, Sr,, Се) и поверхностно-активное вещество.

Однако покрытия, полученные иэ этого раствора, теряют свои защитные свойства после нагревов до 600 С.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является раствор для получения защит-,, ного покрытия на.стальной поверхнос, i ти, содержащий ионы фосфата, хрома-.

2 розионной стойкости покрытия после воздействия температуры до 600 С, он дополнительно содержит алюминий и оксид кальция, а в качестве поверхностно-активного вещества используют синтанол, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фосфорная кислота 5-30

Хромовый ангидрид 3-8

Алюминий 0,1-0,5

Оксид кальция 1-.3

Жидкое стекло О, 1-1,9 (no SiQ )

О, 05-1

Остальное та и силиката, а также поверхностноактивное вещество при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ионы фосфата 27-73

Ионы хромата 5-39

Ионы аммония. 0,5-35

Силикат О, 01-33% от суммарного содержания ионов Аосфата, хромата и аммония. ъ

Раствор. может содержать также ионы

I магния и агенты для улучшения смачива-. ния (поверхностно-активные вещества).

Данный раствор обеспечивает,получение корроэионно-стойких покрытий на стальных изделиях, однако после нагре1 вов их защитные свойства в агрессивных средах снижаются.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости покрытия

О после воздействия температур до 600 С.

1085288

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного раствора для получения защитного покрытия на стальной поверхности, содержа-; щего ионы фосфата, хромата и силиката, а также поверхностно-активное вещество, согласно изобретению, он дополнительно содержит алюминий и оксид ,кйльция, а в качестве поверхностно- ®

:активного вещества используют синта< нол, при следующем соотношении ком понентов, мас .Х:

Фосфорная кислота: 5-30

Хромовый ангидрид 3-8 15

Алюминий О, f-0,5

Оксид кальция 1-3, Жидкое стекло 0 1-1 9

° Э (по SiOi)

Синтанол . 0 05-1 20

Вода Остальное, Наличие алюминия в составе защит1 ного покрытия повышает его жаростой,;кость.

Однако при совместном присутствии 25 в растворе ионов алюминия и силиката выпадает в.осадок щелочной гидроалюминат. При добавке ионов кальция (но не магния, так как основные свойства у него слабее, чем у кальция) стано-, 30 ,вится возможным введение в раствор

<с силикатом некоторого количества алюминия без образования осадка.

В случае, если обработке. в растворе подвергают .предварщтельно алитированную стальную поверхность, то в состав покрытия переходит допол нительное количество оксида алюминия

as алитированиого слоя, что обуславливает значительное повышение защит- 40 ных свойств после высокотемператур. ных нагревов. Оптимальная толщина алитированного слоя с точки зрений достижения поставленной цели должна быть не менее 8 мкм. . 45

Защитные свойства.покрытий, полученных при обработке в предложенном и известном растворах, оценивали по результатам коррозионных испытаниф, методика проведения которых учитывала реальные условия эксплуатации изделий, а именна: нагрев до 482 С (температура работы лопатки газотурбинного двигателя) в .течение одного часа, погружение на 23 часа в ЗЖ раствор NaCl. Такой цикл (нагрев при 482 С 1 час с послецуницим погружением на 23 часа в ЗХ NaCl) пов1 торяли 22 раза. После этого опредеI ляли отношение прокорродированной поверхности покрытия к общей рабочеЯ площади. Наиболее объективным показателем оценки стойкости является изменение механических свойсТв в результате коррозионного воздействия.

В данном случае в качестве такого параметра была выбрана циклическая прочность как одна из основных характеристик работоспособности изделия.

Предел выносливости определялся при испытании в атмосферных условиях на вибростенде по шести нераэрушивщ мся образцам на баз . 2х107 циклов.

Описание приготовления раствора и технологии его использования.

Раствор готовили следующим образом.

Необходимое количество окиси кальция и хромового ангидрида растворяли в половине расчетнсго количества фосфорной кислоты. Отдельно, в оставшемся количестве фосфорной кислоты при слабом нагреве (40 С) растворяли алюминиевый порошок. Сливали оба раствора, добавляя необходимое количество жидкого стекла и синтанола. Доводили раствор до 1 л дистиллированной водой.

Обрабатываемые детали окунали в приготовленный раствор несколько раз: после кажцого окунания излишек раствора с поверхности изделия сдували сжатым воздухом. Затем производили одноразовый отжиг покрытия в интервале температур 200-6000С.

Пример. 20 лопаток (сталь 13Х11Н282ИФ-Я) алитировали на толщину 9 мкм и затем наносили раствор, содержащий, мас.Х:

Н РО 20

АСД„ 0,3

СкО 7.

СаО . 2 1

Жидкое стекло по SiO 1,9

Синдонол ДС10 0,5

Вода Остальное

Отжиг покрытия проводили при температуре 500 С в течение 10 мин.

Результаты испытаний покрытия, полученного по данному примеру, а также из растворов предложенного состава с различным соотношением компонентов, приведены в таблице.

Кроме того, обработке в растворе подвергали изделия без предваритель-) ного алитирования.

25 ов- Предел жден- выносСостоян верхнос делия и обработ в раств

Раствор ливос-. и ко зией верх сти ти, MIIa

Известный ЭРО

Без предварительного алитирования

100

Cr .Оэ 5,4 .

Hg0 2,5

ын+он 1,5

$10 3,0 .

Вода Остальное

Алитирование г

15 мкм

60 . 240

Без предварительного алитирования 5

НэP0 15

С 03

Al 0,28

Алитирование

22 мкм

СаО 2

Si0 1,7

ДС 10 0,2.

Вода Остальное

500

5 108528

В таблице для сравнения представлены свойства покрытия, нанесенного из известного раствора.

Данные таблицы показывают, что нанесение покрытия из предлагаемого .;раствора йа алитированную поверхность обеспечивает детали высокую коррозионную стойкость в жестких условиях и, самое главное, позволяет за счет этого сохранить высокий предел выносливости лопаток компрессора ГТД, изготовленных из жаропрочных сталей и работающих в условйях циклической смены крррозионной среды и повышен; ной температуры.

Если сравнивать коррозионную стой- кость. неалитированных лопаток, обра- ботанных предлагаемым и известным 20 растворами, то и в этом случае предлагаемый раствор имеет преимущества перед известным, хотя коррозионная стойкость неалитировайных лопаток в

Состав раствора, мас.%

8 6 этом случае значительно ниже, чем алитированных.

Технико-зкономические преимущества г применения предложенного раствора по сравнению с известным заключается в следующем: при его использовании повышается корроэионная стойкость стальных деталей, периодически длительное время работающих как при повышенных о температурах до 600 С, так и в агрессивных электролитах, например морской воде.

При этом работоспособность изделий, подвергнутых предварительному алитированию и обработке в заявленном растворе, не снижается после воздействия нагревом и коррозионной среды. Очаги коррозии при этом отсутствуют. На деталях без алитирования площадь коррозионных поражений покрытия, полученного в предложенном растворе, зна1 чительно меньше, чем после обработки поверхности в известном растворе.

1085288

Предлагаемый

Н РО 15

Cr0 5

Al 0,5

500

Н Р() 30

О

500

15 мкм, Н РО 5

Cr0 3

А1 0,1

22

550

Предла, гаемый

Н РО 29

22

0 500

0 500

16 мкм

0 500

СаО 3

Si0> . 1,7

ДС10 0,3

Вода Остальное

С О 8

А1 О, 4

СаО 1

$102,,0 1 (. ДС10 0,05

Вода Остальное

СаО 2

$10 0,8

ДС10 1,0

Вода Остальное

СгОз 7

Al 0,3

СаО 2,1

$102 1 9

ДС10 0,5

Вода Остальное

r г

НзРО 5

СгОз 3

Al 0,1

СаО 1,1

Sip)g 1, 1

ДС10 0,05

Вода Остальное

Н РО+ 17 его

Al 0,3

СаО 2

Si0< 1

ДС10 0,6

Вода Остальное

Без предварительного алитирования 5

Алитирование

12 мкм

Без предварительного алитирования 5

Алитирование

Без предварительного .алитирования 5

Апитирование

18 мкм

Без предварительного алитирования 5

Алитирование

9 мкм

Алитирование

Алитирование

17 мкм в

Продолжение таблицы

Продолжение таблицы

1085288 е (22 0 500

НьРО 30

Сг0з 8

А1 0,5 .

Са0 3

Si0 1,9

ДС10 1,0

Вода Остальное алитирование

18 мкм

Техред; П,0лиднык Корректор . О. Ципле

Редактор С.Титова

Заказ 3084 Тираж 806 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, ЖЗ, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01