Способ защиты стальных изделий от коррозии

Способ защиты стальных изделий от коррозии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Сущность изобретения: стальное изделие после подготовки поверхности подвергают плазменному азотированию во внешнем электрическом поле, после чего вакуумным осаждением наносят слой поликристаллического кремния толщиной, необходимой для получения интерференцией заданного декоративного цвета, а затем проводят оксидирование в кислородсодержащей среде.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Хф фА (s>)s С 23 С 10/46

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,".;-. " ".. !)"М .

- ".АЛЫЧИ !!к;, К ГТ!.=К " 4

СО (;

1 р

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4876306/02 (22) 22.10.90 (46) 07.01.93. Бюл. ¹ 1 (71) У:!имский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) Ф,Ф.Ризванов и С.Ф,Ризванов (56) Гальванотехника: Справочник/ Под ред, А.М.Гинберга. М,. 1987, (54) СПОСОБ ЗАЩИТЬ! СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ОТ КОРРОЗИИ

Способ защиты стальных изделий от коррозии относится к химико-термическим методам обработки стали, предназначается для увеличения коррозионной стойкости их поверхности и придания ей декоративного цвета в условиях эксплуатации на открытом воздухе (категория по ГОСТ 15150 — 69) и может быть применен в машиностроении, строительстве зданий и сооружений, а также в художественно-декоративных ремеслах, Известны различные способы антикоррозионной защиты стали и получения декоративного цвета для условии эксплуатации на открытом воздухе, сод .ржащие операции подготовки поверхностей, нанесения защитного слоя и закрепления, К ним можно отнести гальванический способ нанесения покрытий из хрома, меди, никеля, и других коррозионно-стойких металлов, принятый за прототип. По этому способу подготовка поверхностей заключается в механической

Зачистке обрабатываемой поверхности, затем в очистке ее от органических соединений и окислов (обеэжиривание, травление, промывка и др.). Нанесение защитных слоев

„„ Ы„„1786185 А1 (57) Сущность изобретения; стальное изделие после подготовки поверхности подвергают плазменному азотированию во внешнем электрическом поле, после чего вакуумным осаждением наносят слой поликристаллического кремния толщиной, необходимой для получения интерференцией заданного декоративного цвета, а затем проводят оксидирование в кислородсодержащей среде. производится электролитическим осаждением коррозионно-стойких металлов, а операция закрепления заключается в очистке поверхности от остатков процесса (промывка, сушка и т,д,), Однако эти процессы дают малый спектр цветов,и являются дорогостоящими из-за применения редких и дорогостоящих металлов, Известны также способы многослойной защиты поверхностей, по которым для получения декоративного цвета наносятся специальные слои, например лакокрасочный слой на предварительно нанесенные антикоррозионные слои.

Но эти процессы дорогостоящие и вредные для человека и окружающей среды. Кроме того, наиболее распространенным элементом в природе является кремний, который значительно дешевле таких материалов как хром, никель и т.п. Кремний используется в нескольких методах обработки металлических поверхностей, например силицирования, плазменном и химическом осаждении из паровой фазы.

При силицировании защищаемой поверхно1786185 сти происходит диффузия кремния, но при этом покрытие получается неравномерным и не имеет декоративного цвета. При известных процессах плазменного напыления и химического осаждения кремния иэ парогазовой фазы наносится слой от 0,2 до 5 и более мкм. При этом слой кремния на металле получается пористым из-эа различного коэффициента теплового расширения металла и слоя кремния, поэтому такой слой является непрочным и не имеет декоративного цвета. Таким образом, все известные способы покрытий не имеют широкого спектра декоративных цветов и для их получения требуют нанесения дополнительного слоя, что удорожает процесс, Цель изобретения — получение широкого спектра декоративных цветов защитного слоя и удешевление процесса.

Указанная цель достигается способом защиты стальных изделий от коррозии, включающим подготовку поверхности, нанесения защитного слоя и последующую его обработку, отличающимся от известных способов тем, что после подготовки поверxHocTvI проводят плазменное азотирование во внешнем электрическом поле, в качестве защитного слоя наносят вакуумным осаждением слой поликристаллического кремния толщиной, необходимой для получения интерференцией заданного декоративного цвета, а в качестве последующей обработки проводят оксидирование в кислородсодержащей среде. Благодаря тому, что очищенная от органических соединений и окислов, стальная поверхность насыщается атомами азота, она освобождается ст атомов кислорода и пассивируется нитридным слоем исходного металла. В результате этого формируется поликристаллическая структура наносимой пленки. При этом наносимый слой кремния получается с одной стороны плотным и имеет высокую прочность, которая позволяет выдержать без разрушения возникающие напряжения в поверхностном слое иэ-за разности величин температурного расширения слоя кремния и металла, а с другой стороны получить тонкий равномерный слой поликристалличе"ского кремния толщиной 0;05-0,15 мкм, позволяющий интерференцией получать заданный декоративный цвет в зависимости от толщины слоя. Благодаря вйсокому коэффициенту преломления (п=2,7),близкому по величине к коэффициенту преломления алмаза, удается получить цветовую гамму содержащую около ста насыщенных декоративных цветов и оттенков полного цветового спектра. Необходимо отметить, что интенсивность декоративного окрашивания стальных поверхностей зависит от степени шероховатости поверхности. Пассирование пленки оксидом кремния повышает химическую стойкость поликремниевой плен5 ки

Насыщение металлических поверхностей азотом известно как азотирование, которое используется для пассирования поверхности и повышения износостойко10

45 сти. Однако, в данном случае насыщение азотом защищаемой поверхности имеет и другое значение, а именно нагрев стальной поверхности до необходимой температуры эа счет тепла. получаемого при превращении кинетической энергии ионов азота, разогнанных во внешнем электрическом поле, в тепловую, Процесс проводится в вакуумной печи, Очищенные механическим способом заготовки из стали обезжиривают в трихлорэтилене или этиловом спирте, После введения заготовок в печи устанавливается атмосфера дисоциированного азота давлением 50 — 1000 Пэ и путем ускорения ионов азота во внешнем электрическом поле происходит нагрев заготовок до 550 — 600" С и одновременно плазменное аэотирование поверхности, При этом происходит дополнительная очистка поверхности от органических и иных загрязнений, вытеснение азотом {удаление) кислорода с поверхности и одновременно образуется нитридный слой. Далее в вакуумную печь вводится моносилан (SiH4) с парциальным давлением

30 — 130 Па при отключенном внешнем электрическом поле, При этом на поверхности заготовок осаждается поликристаллический кремний толщиной 0,05 — 0,15 мкм в зависимости от требуемого декоративного цвета, который регулируется временем осаждения и парциальн ым давлением реакционного газа (моносилана), По окончании осаждения и вакуумирования печи проводится пассивирование поверхности поликристаллического кремния путем ввода в печь кислорода до атмосферного давления и поддержания кислородсодержащей среды до охлаждения заготовок.

После охлаждения заготовок производится их удаление из вакуумной печи.

Благодаря описанному способу удается получить тонкий и прочный слой нэ поверхности металлов, который в зависймости от толщины придает изделию не только защитные свойства, но и декоративный цвет. Таким образом необходимость нанесения дополнительного декоративного слоя отпадает, чем и достигается цель изобретения.

Формула изобретения

Способ защиты стальных изделий от коррозии, включающий подготовку поверх1786185

Составитель Ф.Ризванов

Техред M.Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор А.Рожкова

Заказ 233 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 ности, нанесение защитного слоя и последующую его обработку, о т л и.ч а ю щ и йс я тем, что, с целью получения широкого спектра декоративных цветов и удешевления процесса, после подготовки поверхности проводят плазменное азотирование во внешнем электрическом поле, в качестве защитного слоя наносят вакуумный осаждением слой поликристаллического кремния толщиной, необходимой для получения интерференцией заданного декоративного

5 цвета. а в качестве последующей обработки проводят оксидирование в кислородсодержащей среде.