Способ получения оксидных покрытий

Способ получения оксидных покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 250479 (21) 2757759/22-02 (51) М. Кл. с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

С 23 С 11/08

Государственный комнтет

СССР по деаам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 15.0981. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 15.09.81 (53) УДК 621 793.16

:54.35(088.8) H ° È.Òðîôèìîâ,B.Ñ.30òHêoâ,Ã.Ë.Ïàâëoâà,Ï.Ï.,ÑTàíèøåâñêèé, В.В.Гладышев,Б.Е.Семенов,Г.И.Фейгина и А К.(0ульман

1

1

1 (1

I (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНЫХ ПОКРЫТИЯ

Изобретение относится к получению оксидных покрытий на металлах, преимущественно на стали, и может быть использовано для защиты оборудования, работающего в сильноагрессивных средах.

Известен способ получения оксидных покрытий на нержавеющей стали путем термической обработки ее в кислородсодержащих газовых средах (1).

Однако корроэионная стойкость таких покрытий оказывается недостаточной для использования их в сильноагрессивных средах.

Наиболее близким к предложенному 15 по технической сущности и достигаемому результату является способ получения оксидных пленок на металлах, в том числе на стали, включающий обработку нагретой поверхности сое- 20 динениями металлов в смеси с кислородсодержащим газом, в качестве которого используют кислород, пары воды, окись углерода, углекислый гаэ и с др. В соответствии с этим способом могут быть получены покрытия из оксидов хрома путем гидролиза хлористог< хромила или пиролиза ацетилацетона та хрома в среде углекислого газа или оксидов железа термическим раз- 30 ложением карбонила или ацетилацетоната железа в окислнтельной среде, при этом возможно получение покрытий из смеси оксидов, используя смеси соединений соответствующих металлов (2).

Недостатком данного способа является сравнительно низкая адгеэия получающихся покрытий с основой и недостаточная коррозионная стойкость в сильноагрессивных средах.

Цель изобретения — повышение адгезии и коррозионной стойкости покрытий.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения оксидных покрытий, преимущественно иэ смеси оксидов хрома и железа, на поверхности стальных иэделий путем обработки нагретой поверхности парами соединений хрома и железа в смеси с кислородсодержащим газом, поверхность иэделий нагревают до 150400 С и обработку осуществляют парами нитратокомплексов хрома и железа, при их содержании в газовой смеси 5 10 — 1,0 мас.Ъ и расходе

100 — 200 г/м0 и использовании в качестве кислородсодержащего газа четырехокиси азота.

863712 или

Таблица 1

Температура, ОC

Толщина Покрываепокрытия, мый матемкм риал

Продолжительность обработки, ч

Концентрация нитро комплексов в парах, мас.%

Соотношение ,нитратокомп"лексов в смеси, Fe:Cr

Пример, Ф испари- покрывателя емой поверхности

150

0,5

1 1,0 : 0,5

2 1,0 : 0 5

3 1,0: 0 5 сталь

Х18Н10Т . сталь

Х18Н10Т

Ст20

5 — 7

7 — 10

400

0 5

20

300

0,3

При этом в качестве нитратокомплексов железа и хрома используют смеси нитрозониевых и/или нитрониевых нитратокомплексов железа и нитрозониевых нитратокомплексов хрома в соотношении от 1:1 до 1:0,1.

Используемые для обработки поверхности нитратокомплексы железа имеют следующие структурные формулы: (1)О )+ (Fe (NOq) ) (NO)+ (Fe(NO ), )

Обе зти формы, нитрониевая и нитрозониевая, летучи, могут переходить одна в другую, и, разлагаясь, дают аналогичные окислы на поверхности.

Для хрома используется нитрозониевая форма (NO) (Cr (NO ) g )

Использование в качестве кислородсодержащего газа химически активного соединения — четырехокиси азота — обеспечивает хорошую адгезию покрытий а подложкой.

Обработку путем указанных нитратокомплексов в смеси с четырехокисью азота ведут при температуре подложки

150 — 400 С, содержании нитратокомплексов в смеси 5-10 — 1,0 мас.% при их расходе 100 — 200 г/м поверхности.

Получаемые на поверхности покрытия представляют собой твердый раствор

d--Fe Ob 78 — 75% и Cr203 22 — 25%, имеют волокнистую структуру с расположением волокон перпендикулярно поверхности, что, в свою очередь, обеспечивает повышение их адгезии к основе и адгезий наносимых на них других покрытий.

Оптимальное соотношение между нитратокомплексами железа и хрома для получения наиболее химически стойких в агрессивных средах пленок составляет 1:0,5. Химическая стойкость таких пленок настолько велика, что они не растворяются в смеси азотной, серной и плавиковой кислот, предназначенной для травления аустенитных нержавеющих сталей.

Испытание трубчатых оксидированных образцов на сплющивание покаэывает отсутствие в зоне максимальных сжимающих и растягиваюших напряжений, отсутствие микротрещин, надрывов и сколов, окисной пленки,что свидетельствует о высокой адгезии покрытий.

Кроме того, получаемые покрытия не разрушаются под действием потока газа при высоких температурах и хорошо сопротивляются термоциклическим нагрузкам в интервале температур

80 700 С.

Использование изобретения для получения покрытий на стали 20 и стали Х18Н10Т может быть проиллюстрировано примерами, представленными

15 в табл. 1.

Поверхность покрываемых изделий предварительно подвергают очистке ,и обезжириванию.

;ф Полученные покрытия испытывают на коррозию в различных агрессивных средах, Коррозионная стойкость полученных покрытий на стали 20 в соответствии с примерами 3, 5, 6 представлена в табл. 2.

Скорость коррозии покрытий на стали Х18Н10Т в соответствии с примером 1, испытанная в смеси для xoyg лодного травления нержавеющих сталей, состава,Ъ:

HNOg 15

Н 1ЯО4 5

HF 5

Н О 75 при температуре 25 С составляет менее 0,001 мм/год.

Как видно из приведенных данных, полученные покрытия отличаются высокой коррозионной стойкостью, которая превышает стойкос.:ь покрытий, получаемых известным способом, за счет образования покрытия определенного состава и определенной структуры и его высокой адгезик, что поэво45 лит широко использовать изобретение в народном хозяйстве, в частности в атомной энергетике и химической промышленности для защиты контуров и аппаратов различного назначения

$g от коррозии.

863712

Продолжение табл. 1

Температура, С

Покрываемый матери ал

Продол-. жительность обработки, ч

Толщи на покрытия, мкм

Соотношение нитратокомплексов в смеси, Fe:Ñã

Концентрация нитро комплексов в парах, масс.Ъ

Пример, 9 испари- покрыва теля емой по верхнос

15 5 — 7 Ст20

20 45 Ст20

20 5 — 7 Ст20

150

100

0,9

4 1,0: 0,5

5 1,0 : 1,0

6 1,0: 0,1

300

Oi3

300

0,3

Т а б л и ц а 2

° с

Корроэионная стойкость покрытий на стали 20 в агрессивных средах

Пример, 9

Температура, С Скорость коррозии, мм/год

Среда

0,01

HNGq 20%

Н 1804 50%

Н Э 30а

5 Аналогично примеру 3

0 05

6 Аналогично примеру 3

0,1

Формула изобретения

Составитель Е. Кубасова

Редактор М. Циткина Техред A. Савка Корректор N. лароши

Эакаэ 7711/43

Тираж 1051 Подписное

ВЧИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4.

1. Способ получения оксидных покрытий, преимущественно из смеси оксидов хрома и железа, на поверхности стальных изделий путем обработки нагретой поверхности парами соединений хрома и железа в смеси с кислородсодержащим газом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения адгезии и корроэионной стойкости покрытий, поверхность изделий нагревают до 150 — 400 С и обработку осуществляют парами нитратокомплексов хрома и железа, при их содержании в газовой смеси 5 10

1,0 мас.%, расходе 100 — 200 г/м и и использовании в качестве кислород35 содержащего газа четырехокиси азота.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве нитратокомплексов железа и хрома используют смеси нитрозониевых и/или

4О нитрониевых нитратокомплексов железа и нитрозониевых нитратокомплексов хрома в соотношении от 1:1 до 1:0,1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4> 1. Патент Саа Е 4017336, кл. 148-635, 1977.

2. Осаждение из газовой фазы.

Под ред. К. Пауэлла и др. И., Атомиздат, 1970, с. 302-314.