Суспензия для получения металлических покрытий

Суспензия для получения металлических покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 130779 (21) 2794898/22-02 (51) М. КЛ. с присоединением заявки Й9

С 23 С 17/00

Гооударстеенпмй комптет

СССР по делам изобретений к открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230831. Бюллетень Но 31

Дата опубликования описания "30881 (53) УДК 621. 793. .4 (088. 8) (72) Авторы изобретения

A.И.Максимов, И.В.Валисовский, Н.В.Бегеба, и A.Â.Ðÿá÷åíêoâ

Научно-производственное объединение по тех ологии . машиностроения"ЦНИИТМАШ" (71) Заявитель (54) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ПОКРЫТИИ

Изобретение относится к получению металлических покрытий суспензионным методом, в частности к получению жаростойких покрытий на основе алюминия или хрома с включением марганца.

Известна суспензия для получения металлических покрытий, в частности, на основе алюминия, состоящая из смеси металлического порошка, органического растворителя и.связующего(1).

Наиболее близким по технической сущности является суспензия для получения металлических покрытий на основе различных металлов, содержащая смесь порошков соответствующих метал- 15 лов, нитроцелыюлозу в качестве связующего и растворитель, включающий этанол P2).

Однако эти составы имеют недостаточную жаростойкость получающихся по- 20 крытий, обусловленную тем, что органические компоненты суспензии при термообработке нанесенного покрытия, которая является необходимой операцией его формирования, выгорают при сравнительно низких температурах и не обеспечивают необходимой прочности покрытий при высоких температурах.

Цель изобретения — повмаение жаро= стойкости яокрытиф. 30

Указанная цель достигается тем, что суспензия, включающая металлические порошки. преимущественно смесь порошков алюминия или хрома с марганцем,органический растворитель и связующее, дополнительно содержит поливинилбутираль, а в качестве связующего— полисилоксановую смолу при слецующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Смесь порошков алюминия или хрома с марганцем в соотношении 2:1 60-70

Поливинил тираль 0,8-1.0

Полисилоксановая смола 2,5-6,5

Органический растворитель Остальное

Поливинилбутираль (ПВБ) выполняет роль стабилизатора суспензии, что способствует поддержанию металлического наполнителя в состоянии взвеси и соответственно способствует равномерно-. му оседанию элементов--наполнителя по всей поверхности иэделия. При содержании поливинилбутираля меньше 0,,8% происходит неравномерное оседание компонентов наполнителя, при содержании его более 1Ú покрытие при термообработке растрескивается вследствие интенсивного выгорания связующего.

857299

В качестве связующего используют полисилоксановые смолы, например поли- метилфенилсилоксановую К-9 и полиметилсилоксановую KN-9K, сочетающие свойства, присущие неорганическим материалам, например, термическую стойкость, огнестойкость„ химическую

5 инертность со свойствами. эластичностью, термопластичностью, растворимостью, характерными для полимерных органических веществ. Сочетание указанных свойств обеспечивает высокую прочность суспензионного покрытяя, так как эти смолы имеют малые потери массы при высоких температурахе

Кроме того, применение полисилоксановых смол в качестве связующего обеспечивает защиту металлического наполнителя от окисления, так как полисилоксановые смолы стойки к действию окислителей при высоких 20 температурах, что объясняется прочностью силоксановых связей.

Под влиянием высоких температур и кислорода происходит не разрыв макромолекулярных цепей, что может иметь место в случае применения нитроцеллюлозы, а отщепление органических радикалов с образованием летучих низкомолекулярных веществ и соединение образовавшихся макромолекул . Укрупнение макромолекул затрудняет дальнейшую диффузию кислорода вглубь полимера, вследствие чего процесс деструкции замедляется. Поэтому диффузионную термообработку изделий можно проводить в окислительной атмосфере, при этом металлический наполнитель будет диффундировать в неокисленном состоянии.

Применение полисилоксановых смол способствует ускорению процесса взаим-40 ной диффузии компонентов наполнителя и сплава. При содержании меньше 2,5Ъ при термообработке образуется некачественное покрытие толщиной до

35 мкм, которое не способно повысить жаростойкость материала, при содержании смолы более 6,5Ъ происходит отслаивание покрытия, в нем образуются локальные внутренние напряжения, приводящие к вспучиванию окисной пленки на поверхности металла. Особенностью применения смол является то, что органическая составляющая при диффузионной термообработке улетучивается, а кремний, входящий в состав смолы, вступая в реакцию с компонентами наполнителя, образует соединения, стойкие при температурах 800-850 С против воздействия агрессивных составляющих продуктов сгорания энергетических топлив.

B качестве растворителя для приготовления суспензии используют органические жидкости, способные растворить поливинилбутираль и полисилоксановые смолы, например этиловый спирт, изопропиловый спирт, ацетон. толуол и др.

Покрытие получают следующим образом.

На поверхность изделия двухкратно наносят суспенэию обмазкой, окунанием, напылением с промежуточной просушкой в течение 1 ч. После этого проводят термообработку в окислительной атмосфере при температурах 750850 С в зависимости от температуры эксплуатации изделия и режима термообработки конкретного сплава. В результате диффузионной термообработхи образуется покрытие толщиной 80100 мкм, сплошное, равномерное распределение по поверхности металлического изделия. Образующееся покрытие обеспечивает повышенную жаростойкость в окислительных средах при температурах 800-850 С.

При температуре термообработки ниже 750 С Формируется диффузионное покрытие меньшей толщины (" 35 мкм), не обеспечивающее необходимой жаростойкости. При температуре отжига

900 С не происходит формирования защитного слоя, поскольку в этих условиях происходит сложный процесс взаимной диффузии и взаимных реакций между компонентами сплава, покрытия, :суспензии, атмосферы, и элементы, участвующие в реакциях, на поверхности металла могут не образовать соединения нужного состава.

Пример. Для получения покрытий приготавливают несколько суспензий различного состава. Покрытия наносят на сплавы ЭИ-893 и ЦЖ-24 двухкратным нанесением суспензии с промежуточной одночасовой просушкой и последующим отжигом при температуре

750-850 С.

Полученное покрытие подвергают испытаниям на газовую коррозию при температурах 600 С, 850ОС и 900 С в искусственных газообразных продуктах сгорания турбинного топлива с периодической обмазкой через каждые 200 ч твердыми составляющими продуктов сгорания, содержащими в своем составе

Na2S04 Vz0r Й!0, Сr 03, А 0зи др

Условия формирования покрытий и их свойства приведены в таблице.

857299

Р пп.

Матери ал подложки

Состав суспензии, %

Температура испытания, ОС

Время до появления коррознонного поражения, ч

Температура тер мообработки, С

Толщина покрытия

65 АР +Мп

0,8 ПВБ

4,5 смола

Остальное — спирт этиловый

75-80 800

1600

ЭИ-893

800

1200

S50

Тот же

Тот же

1000

80-90 800

850

35-120 900

850

SOO

200

900

65 А(+ Мп

0,9 ПВБ

2,5 смолы

Остальное — спирт этиловый

75-85 850

1000

850

ЭИ-89 3

850

800

80-85 850

65 АIL + Мп

1,0 ПВБ,6,5 смолы

Остальное — спирт этиловый

ЭИ-893

400

30-100 900

80-85 850

900

Тот же

Тот же

ЭИ-893

60 Сг + Мп

0,9 ПВБ

4,5 смолы

Остальное — спирт этиловый

1200

850

70-80 800 ) 1800

60 АЯ + Мп

0,8 ПВБ

6,5 смолы

Остальное — спирт этиловый

800

10 ЦЖ-24

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 7155/45 Тираж 1048 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

Как видно из приведенных данных,. покрытия полученные из предлагаемой щ суспензия, обладают высокой жаростойкостью в окислительных средах, что позволяет широко использовать их s народном хозяйстве, в частности для защиты газовых турбин от сернистованадиевой коррозии.

Суспензия для получения металлических покрытий, содержащая металлический порошок, преимущественно состоящий из смеси порошков алюминия или хрома с марганцем в соотношении

2:1, органический растворитель и связующее, отличающаяся тем, g) что, с целью повьхаения жаростойкости покрытий, она дополнительно содержит поливинилбутираль и в качестве связующего — полисилоксановую смолу нрн следующем соотношении компонентом, вес.%:

Смесь порошков алюминия или хрома с марганцем в соотношении 2:1 60-70

Поливинилбутираль 0.8-1,0

Полисилоксановая смола 2,5-6, Органический растворитель Остальпо

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертиsp.

1. Высокотемпературные неоргани— ческие покрытия. Под ред. Дж.Гуменик., М., "Металлургия", 1968, с. 225-226.

2. Авторское свидетельство СССР

В 259598, кл. С 23 С 17/00, 1963.