Состав для защиты металла от окисления

Состав для защиты металла от окисления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОСТАВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛА . ОТ ОКИСЛЕНИЯ при высокотемпературной пайке, содержащий кремнийорганический полимер, органический растворитель и алюминиевую пудру, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости при нанесении и удалении состава, он дополнительно содержит графит при следукицем соотношении компонентов, мае.%: Кремнийорганичес60-90 кий полимер Алюминиевая 3-15 пудра 5-20 Графит Органический Остальное § растворитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОЮ (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbflfl41

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Кремнийорганический полимер

Алюминиевая

60-90

3-15

5-20 пудра

Графит

Органический растворитель

Остальное g (21) 3628288/25-27 (22) 29.07.83 (46) 15. 11.84. Бюл. В 42 (72) N.Ñ.Óìàíñêèé, В.Г.Несвитайло, Р.Г.Богданович, С.И.Кпючникова, Н.В.Шевьев и В.В.Белобров (53) 621. 791, 3 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 282382, кл. С 21 D 1/68, от

28.09.70.

2. Патент США У 3506607, кл.26037, 14.04.70 (прототип). (54) (57) СОСТАВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛА

ОТ ОКИСЛЕНИЯ при высокотемпературной пайке, содержащий кремнийорга3(5р В 23 К 35/24 С 21 D 1/68 нический полимер, органический растворитель и алюминиевую пудру, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения трудоемкости при нанесении и удалении состава, он дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов, мас.X:

1 1123

Изобретение относится к составам, прЕдотвращающим окисление металла при пайке, и может быть использовано при высокотемпературных гаэопламенной и индукционной пайке изделий из углерсдистых сталей.

При газопламенной и индукционной пайке в воздушной среде происходит интенсивное окисление .эверхнасти металла, т.е. окалины. Очистка поверхности металла после пайки от окалины и остатков флюса обычно производится химическим травлением или дробеструйной обработкой с последующей механической опиловкой и зачисткой наплывов припоя. Это приводит к большим затратам ручного труда и, следовательно, к высокой трудоемкости изготовления велосипедов.

Кроме того, чистота поверхности 20 металла после очистки его от окалины не соответствует требованиям, предъявляемым ГОСТам к поверхностям перед нанесением лакокрасочных покрыгий на велосипедные детали. 25

Известен состав для защиты поверхности металЛа от окисления при -. температурной обработке, содержащий. кремнийорганический полимер, органический растворитель, стеклосос- 30 тав и карбид кремния. Этот состав обеспечивает защиту поверхности ! крупногабаритных стальных деталей при 850-950 С в течение полутора часов (на период пайки)

Однако указанный состав нетехнологичен .и трудоемок в приготовлении, Перед нанесением состава требуется трудоемкая подготовка защищаемой поверхности (пескоструйная обработ- 40 ка, полировка, и т.п.) Толщина защитного слоя покрытИя большая и составляет О, 12-0,25 мм, что приводит к значительному расходу состава и дли- . тельному времени его сушки после на- 45 несения (1,5-2,5 ч) Покрытие из-за наличия в нем стеклосостава при нагреве оплавляется, образуя на поверхности защищаемого металла монолитную трудноудаляемую пленку. .. 50

Известен также состав для защиты поверхностного слоя металла от разрушения при термическом воздействии содержащий кремнийорганический полимер (метнлполисилоксановую смолу), тонкоизмельченный порошок алюминия и двуокись кремния, органический растворитель. Известный состав обеспе815

3-15

5-20 пудра

Графит

Органический растворитель

Остальное

В данном составе в качестве кремнийорганического полимера может быть использован лак кремнийорганической марки КО-815, выпускаемый по

ГОСТУ 11066-74 и представляющий собой смесь растворов полифенилсиликсановой смолы и глифталевого лака в толуоле и ксилоле. Лак представляет собой прозрачную жидкость с содержанием сухого остатка не менее 307 и вязкость по вискозиметру В3-1 при

20 С не менее 12с.

Графит, выпускаемый по ГОСТУ

5279-14 представляет собой кристаллический порошок — продукт обогащения естественного и скраповога графита с остатком на сетке Ф 016 не более 407. плотностью 2,21-2,26 г/см, эольностью не более 13-257.. чивает эффективную защиту поверхности металла от окисления при воздействии температур до трех тысяч градусов и выше (27.

Укаэанный состав имеет следующие недостатки: сложность нанесения покрытия, обусловленная высокой вязкостью состава; сложность удаления покрытия после термического воздействия вследствие тога, чта при температуре пайки иэвестнык состав не разрушается иэ-за реэиноподобнаго состояния и высокой термостойкости покрытия, в результате чего требуются дополнительные трудозатраты на его удаление; необходи-. мость нанесения покрытия большой толщины на предварительно загрунтованную поверхность для обеспечения эффективной защиты.

Цель изобретения — снижение трудоемкости при нанесении и удалении состава.

Для достижения поставленной цели состав для защиты металла от окисления при высокотемпературной пайке, содержащий кремнийорганический полимер, органический растваритель и алюминиевую пудру, дополнительно содержит графит при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Кремнийорганический полимер 60-90

Алюминиевая

11238

Номер смеси

Компоненты

2 3

Кремнийорганический полимер

80 80 90

20 12 5

Графит

Алюминиевая пудра

15 5 3

Органический растворитель

3 2

Состав приготавливали путем пе- 50 ремешивания входящих компонентов до однородного состояния в емкостях с мешалками за 1-2 ч до применения в следующей последовательности: кремнийорганический полимер, пуд- . 55 ра алюминиевая, графит. Приготовлен- ную таким образом смесь разбавляли толуолом или ксилолом до рабочей вз

Пудра алюминиевая, выпускаемая по ГОСТУ 5494-71, представляет собой тонко измельченные частицы алюминия пластинчатой формы с кроющей способностью на воде не менее

10000 см2 /r, при просеивании через сита с сеткамн У 0045, 0056 оста" ток на ситах составляет не более 0,30,57, всплываемость не менее 80Х.

В качестве органического раство- 10 рителя могут быть использованы толуол (ГОСТ 14710-78) или ксилол каменноугольный (ГОСТ 9949-76). Толуол представляет собой ароматический углеводород — бесцветную, прозрачную жидкость, которая испаряется без остатка, легко воспламеняется, плотность при 20 С 0,856-0,866 г/см .

Ксилол представляет собой смесь трех изомерных кснлолов и некото- gp рого количества этилбензола.

Ксилол — прозрачная, бесцветная жидкость с плотностью при 20ОС в пределах 0,863 г/м .

Для получения состава были при- 25 готовлены три смеси компонентов.

В таблице приведено количественное содержание смесей компонентов

15 .

4 вязкости 30-50 с по вискозиметру ВЗ

В3-4 для нанесения ее кистью. При нанесении композиции методом распыления вязкость ее должна быть 2025 с.

Нанесение приготовленного состава на защищаемую поверхность металла целесообразно производить методом распыления при помощи краскораспыпителя в распыпительных камерах.

При проведении лабораторных испытаний приготовленные описанным способом смеси наносили в 1-2 слоя на предварительно обезжиренные уайт-спмритом пластинки иэ стали Ст.3 размером 70х120 мм и толщиной 1 мм.Толщина нанесенного покрытия составляла 50-100 мкм. Покрытие сушили на воздухе в течение 20-40 мин.(в зависимости от количества наносимых слоев). Пластинки.со стороны покрытия нагревали кислородно-ацетиленовым пламенем при помощи горелки

"Москва" с наконечником В 6 расположенным на расстоянии 20-30 мм. На обратную сторону пластинки помещали припой (кусочки проволоки ф 2,2 мм из латуни Л63) и флюс (бура) и с помощью чеканки прикрепляли термопару типа ХА (ф0,5 мм, длина 5 ° 0 м) с прибором МПП-254 (сопротивление

192 Ом). Время от начала нагрева до расплавления припоя (при 950+10 С) замеряли при помощи секундомера.

При визуальном осмотре образцов после пайки обнаружено, Что покрытие потемнело, частично выгорело, оставшаяся часть покрытия легко удаляется при слабом механическом воздействии.

Показателем защитных свойств состава является степень окисленного металла под покрытием после пайки. .Определение этого показателя производили методом рентгеноструктурного анализа на образцах типа

"ПЬтиф", вырезанных из зоны пайки, путем снятия рентгенограмм на установке УРС-55 с использованием камеры типа РКД и излучения о - Со или

Й-Cr. Количественное содержание фаз определяли путем сравнения интенсивности линий, имеющихся на рентгенограмме фаз, учитывая, что интенсивность линий фаз пропорцйональ3 на йх количеству на образце.

Анализ рентгенограмм показал, что, степень оиисленности поверхности ме.

Введсние графита, равномерно распределенного по всей:толщине пок. рытия, способствует, с одной стороны, благодаря его термостойкости, повышению термостойкости покрытия, а с другой — снижению сцепления покрытия с защищаемой поверхностью, что обеспечивает осыпание покрытия

1 после выгорания полимера в процессе пайки. При этом добавки графита и алюминиевой пудры обеспечивают защитные свойства композиции за счет создания сплошности покрытия, достигаемой благодаря размещению слоя всплывшей алюминиевой пудры и частично графита на поверхности связующего, что препятствует проникновению кислорода воздуха через поры полимера, образующиеся в нем при полной полимеризации.!

В предлагаемом составе уменьшено содержание неорганических добавок относительно связующего, что обеспечивает снижение вязкости состава.

Это позволяет наносить состав с помощью распылителя или окунанием.

Защитные свойства состава позволяют применять покрытия небольшой толщины. Кроме того, состав не требует предварительной длительной сушки, так как окончательная полимеризация его происходит в процессе пайки, в то время как прототип требует проведения полной полимеризации покрытия перед его эксплуатацией.

Использование предлагаемого состава при гаэопламенной и индукцион ной пайке рам и вилок велосипедов позволит обеспечить необходимое качество поверхностей деталей под покрытие, повысить культуру произ" водства,.получить экономию трудовых и материальных затрат за счет исключения операции по очистке по =... верхности металла от окалины после пайки, экономии эндогаза, природного газа, электроэнергии и производственных площадей (при замене индукционной пайки в среде эндогаза на пайку в тех же установках без защитной среды).

ВННИПИ Заказ 8180/13

Тираж 1036 Подписное

Фиивал ШШ "Патаках", г.

Ужгород, ул.Проекткая,4

5 11238 алла пластинок составляет 15-40% в то время, как при проведении пай-. ки без применения защитного состава степень окисленности составляет 80100%. 5

Кроме того, были проведены испытания предлагаемого состава и производственных условий при индукционной и газопламенной пайках вилок велосипеда.

При индукционной пайке вилки велосипеда с нанесенным на зону нагрева защитным составом (согласно изобретению) устанавливали в индукторы и паяли при 960-1020 С в течение 125 с. Для сравнения были взяты вилки, паянные в среде эндогаза и в вовоздушной среде без защитного газа и покрытия. Испытания показали, что при пайке с применением защитного состава на коронке вилки покрытие выгорело, степень окисленности поверхности металла составляла не более 40%. В то же время при пайке в воздушной среде без защитного газа и покрытия степень окисленности металла составляла 100% а при пайке в среде эндогаза 30%.

Аналогичные результаты эффективности защитных составов быпи получе- 30 ны при их испытании при газопламенной пайке вилок. Пайку осуществляли при 1150 С в течение 4 мин (замер температуры осуществляли с помощью термопары типа ХА диаметром 1,0 мм). з5

При этом покрытие выгорело, а степень окислечности поверхности металла составляла не более 40%. Для сравнения была проведена газопламенная пайка вилок без защитного состава. 40

Степень окисленности поверхности металла в этом случае составляла 100%.

Иеталлографический анализ образцов после пайки показал, что поверхность деталей удовлетворяет требованиям 45

ГОСТ 9.301-79 и 9.025-74

Таким образом, предлагаемый состав защищает металл от окисления при индукционной и газопламенной пайке . в пределах температур 950-1150 С и 0 уменьшает трудоемкость нанесения и удаления его за счет улучшения технологических свойств.