CZ213495A3

CZ213495A3 - Process for producing a metallic part coated with mineral substances

Info

Publication number: CZ213495A3
Application number: CZ952134A
Authority: CZ
Inventors: Didier Perrin; Stephane Ebalard; Pierre Genelot; Simone Rey
Original assignee: Pont A Mousson
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1997-04-16
Also published as: TR28278A; CZ284752B6; AU678818B2; NO953355L; FR2701963A1; DE69424933D1; NO953355D0; EG20502A; FR2701963B1; DE69424933T2; HRP940138A2; RU2131483C1; ZA941307B; ATE193906T1; TNSN94019A1; SK104295A3; BR9406163A; PL310406A1; WO1994019511A1; SI9400090A

Description

(57) Anotace:

Při způsobu výroby kovové součásti, pokryté minerálními látkami na bázi oxidu křemičitého a oxidu sodného se postupně nanáší alespoň dvě vrstvy anorganického povlaku s rozdílným chemickým složením na povrch kovové součásti, přičemž se nejprve kovová součást povléká po zahřátí na teplotu vyšší než 700 °C první vrstvou povlaku s tloušťkou do 200 mikrometrů nanesením materiálu v práškové formě, přičemž tato první vrstva je tvořena smaltem se složením v % hmotn. SiO2 50 až 70 %, CaO+MgO 5 až 20 %, B2O3 stopy až 10 %, CoO stopy až do 2 %, Fe2O3 stopy až do 5 %, AI2O3 stopy až do 10 %, Na₂O+K₂O 15 až 25 %, F2 stopy až do 2 =, NiO stopy až do 2 %, načež se druhá vrstva povlaku s tloušťkou vyšší než 100 mikrometrů nanáší na teplotu kovovou součást nanesením materiálu v práškové formě nebo na součást s teplotou místnosti nanesením materiálu ve formě břečky.

< O cc . ; ztz <= O o

o

C/-X

CZI

-J

O! i

c. f

Způsob výroby kovové souqásti, pokryté minerálnímilátkami

-l

Oblast techniky

Vynález se týká výroby kovové součásti, pokryté minerálními látkami. Konkrétně se jedná o výrobu kovové součásti, pokryté minerálním povlakem na bázi oxidu křemičitého a oxidu sodného.

Dosavadní stav techniky

Výroba litinových předmětů, pokrytých sklem, je již známa (viz například spis FR-2 495 190).

Minerální povlak vytváří účinnou ochranu kovové součásti a při přímém styku s kapalinou představuje dobrou ohmickou inertnost.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je získání kovové součásti, jejíž povlak, zabezpečující ochranu a chemickou inertnost, je přilnavý k podkladu a vykazuje malou prostupnost poréznosti, takže vytváří pasivní bariéru mezi tekutinou a podkladem.

Ke snížení poréznosti a zlepšení přilnavosti (adheze) minerálního povlaku ke kovovému podkladu a pro zajištění velmi dobré nepropustnosti povlaku pro ochranu povrchu proti korozi se nejméně na jednu část povrchu kovové součásti úspěšně nanáší několik vrstev uvedeného minerálního povlaku. V závislosti na jednotlivých vrstvách jsou prvky minerální látky přítomny v různých poměrech.

První vrstva povlaku musí být dostatečně krycí pro vytvoření antioxidačního filmu a tato vrstva musí být i dostatečně tenká, aby umožnila odplynování a usazení

-2bublinek plynu, vzniklého v reakci mezi první vrstvou a kovem.

Navíc musí být první vrstva tvořena látkou o požadované tekutosti (fluiditě), minerální látkou, nanášenou k vytvoření následném hmotnostním složení:

první vrstvy povlaku, je tedy smalt o

SiO₂	50 - 70 %
CaO + MgO	5 - 20 %
B₂O₃	méně než 10 %
CoO	méně než 2 %
Fe₂O₃	méně než 5 %
AI₂O₃	méně než 10 %
Na₂O + Κ,Ο	15 až 25%
f₂	méně než 2 %
NiO	méně než 2 %

První vrstva povlaku se nanáší v tloušťce menší než 200 pm.

Pro vytvoření povlaku nejméně částečně v době, kdy má kov teplotu vyšší než 700°C, se nanesení první vrstvy provádí použitím minerální látky ve formě prášku, zvláště pak suchého prášku.

Během vytváření první vrstvy povlaku musí být tekutost (fluidita) minerální látky upravena pro zajištění roztavení prášku, které je nezbytné k povlečení podkladu a k přilnutí k němu, a pro omezení chemických reakcí mezi podkladem a první vrstvou minerálního povlaku.

Redukující podklad, jako u litiny, a první vrstva oxidačního povlaku představují riziko oxidačně redukčních reakcí s uvolňováním plynu a výskytem nerovností.

Příliš tekuté složení může vyvolávat odtékání povlaku, s následujícími

-3poruchami, jako je ztráta krycího účinku a oxidace podkladu.

Složení nedostatečně tekuté neumožňuje dobré roztavení prášku a má za následek poruchu přilnavosti a špatné pokrytí, a tím i nebezpečí oxidace podkladu.

Oxidace podkladu je zvláště výrazná během tepelných úprav při vysoké teplotě.

Tekutost složení široce závisí na obsahu oxidu křemičitého a na obsahu taviva.

K omezení oxidačně redukčních reakcí mezi povlakem a podkladem je minerální látka redukována během svého zpracování.

Pro umožnění roztavení prášku, pro dobré povlečení a dobrou přilnavost se první vrstva povlaku nanáší v tloušťce 100 pm.

Pro usazení minerální látky na teplý předmět se provedení druhé vrstvy povlaku uskutečňuje nanesením minerální látky ve formě suchého prášku.

Pro usazení minerální látky na předmět o teplotě okolí se provedení druhé vrstvy povlaku uskutečňuje nanesením břečky minerální látky.

Břečka je velmi řídká směs jemně rozmělněné minerální látky a vody s přídavnými látkami, jako jsou antioxidační látky a činidla, napomáhající vzniku sespenze.

K tomu, aby byla adsorbována první vrstva povlaku, k rozpuštění kůry oxidů železa, vzniklé na povrchu kovového podkladu, neboť ten je tvořen železnatým kovem, a k vyvolání povrchového rozkladu podkladu se druhá vrstva povlaku minerální látky vytváří aplikací dané minerální látky, která je smaltem o

-4následujícím hmotnostním složení:

SiO₂

- 60 %

CaO + MgO

méně než 5 % méně než 5 % 5-15%

NiO

ZnO

Na₂O + Κ,Ο B₂O₃ méně než 2 % méně než 2 % méně než 10 % 15 až 20%

5-15%

CoO méně než 2 % méně než 2 %

Pro získání dobré přilnavosti povlaku prostřednictvím absorpce, rozpuštění a povrchového rozkladu, které byly definovány výše, se druhá vrstva povlaku nanáší v tloušťce větší než 100 pm.

Aby se předešlo tomu, že by druhá vrstva byla příliš porézní, nanáší se v tloušťce 200 pm.

Pro zajištění dobré těsnosti povlaku a zisku pravidelnosti tloušťky povlaku, která omezuje prostupnost poréznosti a uděluje povlaku hladký povrch, se pokrytí povrchu rotační součásti provádí nanesením tří vrstev minerální látky, přičemž se látka, tvořící třetí vrstvu, nanáší ve formě prášku nebo břečky.

Třetí vrstva se vytváří nanesením smaltu o následujícím hmotnostním složení:

SiO₂

CaO + MgO Li₂0

- 60 % méně než 5 % méně než 5 %

-5TiO₂

NiO

ZnO

AI₂O₃

Na₂O + Κ,Ο B₂O₃CoO Sb₂O₃

- 16 % méně než 2 % méně než 2 % méně než 10 % 15 až 20 %

5-15% méně než 2 % méně než 2 %

Toto složení, které může být shodné jako u druhé vrstvy, nebo které se od ní může odlišovat, umožňuje překrýt předcházející vrstvy vytvořením krycího filmu.

K zajištění funkcí nepropustnosti a překryvu se třetí vrstva nanáší v tloušťce, převyšující 100 pm.

K tomu, aby se dosáhlo dobrého roztavení k usazení, se třetí vrstva nanáší v tloušťce 200 pm.

Výroba trubkovitých litinových součástí, pokrytých sklem, je známá (viz například spis FR-2 297 817, Demanderesse).

Podle vynálezu se výroba kovové rotační součástky provádí postupem, zahrnujícím přinejmenším dále uvedené následné kroky:

- úpravu hořčíkem

- očkování

- postup odstřeďování uvedené litiny, během kterého se nanáší první vrstva povlaku, definovaného výše.

Tento postup umožňuje uložení povlaku během výroby kovové rotační součástky a využití tepelné energie kovu k roztavení první vrstvy.

-6Zařazení kroků nanesení povlaku do průběhu výroby rotační kovové součástky dovoluje snížit počet výrobních operací a učinit tak výrobní postup méně finančně náročným.

Předmětem vynálezu je rovněž dutá, kovová rotační součástka, pokrytá na vnitřní části svého povrchu minerálními látkami, která je vyráběna výše popsaným způsobem podle vynálezu.

Tato součástka umožňuje přepravovat agresivní kapaliny bez změny jejich vlastností nebo poškození duté rotační součástky.

Vynález se týká také použití součátky, získané výše popsaným způsobem, k přepravě agresivních kapalin.

Přehled obrázků na výkresech

Předkládaný vynález je představován jedním příkladem provedení prvku vodovodního potrubí, neboli ozdravěním kujné litiny, dokresleným připojenými obrázky, na nichž:

- Obrázek 1 perspektivně znázorňuje prvek potrubí, získaný způsobem podle vynálezu, kde jsou vyznačeny: prvek potrubí (1), minerální povlak (2), litinový podklad (3), jednotlivé vrstvy povlaku (4, 5, 6), hrdlové spojení (7) a hladké zakončení (8).

- Obrázek 2 je mikrofotografií o stonásobném zvětšení smaltového povlaku střední zóny litinového podkladu prvku potrubí, znázorněného na Obrázku 1.

Příklady provedení vynálezu

V tomto příkladu výroby prvku potrubí 1, s vnitřním povlakem 2, byla kapalná litina podrobena působení hořčíku, a poté naočkována. Očkování litiny se provádí pomocí očkovadla, tak, že se ferrosilicium zavede do kapalné taveniny ve formě prášku, nebo drátu, způsobem známým například ze spisu FR-A-2 546 783 (Demanderesse).

-7Způsob zahrnuje odstředění litiny. Během tohoto odstředění se nanáší první vrstva 4 povlaku 2 v tloušťce 100 pm, nanesením redukovaného smaltu o následujícím složení:

SiO₂	do 100%
CaO + MgO	10%
BA	5 %
CoO	1 %
Fe₂O₃	2%
AI₂O₃	5%
Na₂O + I^O	22%
f₂	1 %
NiO	1 %

Tento smalt se používá ve formě suchého prášku.

Po odstředění je prvek potrubí 1 grafitizován (pokryt grafitem). Poté se vytváří druhá vrstva 5 povlaku 2 v tloušťce 200 pm, pomocí práškového smaltu, který má následující hmotnostní složení:

SiO₂	do 100 %
CaO + MgO	0,5 %
l_i₂0	4%
TiO₂	6,5 %
NiO	0,5 %
ZnO	0,5 %
AI₂O₃	6 %
Na₂O + Κ,Ο	19%
B₂O₃	11 %
CoO	1,5%
Sb₂O₃	1 %

-8Druhá vrstva 5 povlaku 2 se nanáší na prvek potrubí 1 za teploty mezi 800°C a 700°C. Poté se provádí ferritizace prvku potrubí při teplotách do 800°C, což zajišťuje vypálení druhé vrstvy 5 povlaku 2. Poté se nanáší třetí vrstva 6 povlaku 2 o tloušťce 200 pm za použití smaltu v práškové formě a o stejném složení, jaké bylo výše uvedeno pro smalt druhé vrstvy 5 povlaku 2. Tento prášek se nanáší na prvek potrubí 1 při teplotě do 800°C.

Po nanesení třetí vrstvy 6 se provádí glazování této třetí vrstvy, to jest vypálení po dobu nejvýše 5 minut při teplotě mezi 750°C a 700°C.

V první variantě je litina, získaná po odstředění, šedou perlitickou litinou s kuličkovým grafitem. Postup se tedy liší od dříve popsaného způsobu tím, že se neprovádí grafitizace prvku potrubí 1.

Za těchto podmínek je možné nanášet druhou vrstvu 5 povlaku 2 během odstřeďování nebo následně po něm, nanesením smaltu ve formě suchého prášku.

Prvek potrubí je dále podroben ferritizaci při teplotách do 800°C a vypálení druhé vrstvy 5 povlaku 2 se provádí současně s ferritizaci prvku potrubí 1.

Ve druhé variantě je litina, získaná po odstředění, šedou perlitickou litinou s kuličkovým grafitem. Postup se od postupu první varianty liší tím, že se neprovádí grafitizace prvku potrubí 1, a tím, že se provádí vypálení druhé vrstvy 5 povlaku 2 uvedeného prvku 1 při teplotě mezi 800°C a 700°C po nanesení druhé vrstvy 5 povlaku 2.

Ve třetí variantě se postup odlišuje od nejdříve popsaného postupu tím, že smalt se k vytvoření druhé vrstvy 5 povlaku 2 nanáší ve formě břečky po provedení grafitizace a tím, že prvek potrubí 1 má teplotu okolí.

Ve čtvrté variantě se postup od první varianty liší tím, že smalt se nanáší ve

-9formě břečky po odstředění a tím, že prvek potrubí má teplotu okolí.

V páté variantě se třetí vrstva smaltu nanáčí ve formě břečky, zatímco prvek potrubí 1 má teplotu okolí.

Prvek potrubí 1, který lze získat způsobem podle vynálezu, zahrnujícím pět výše popsaných variant, je tažnou litinovou trubkou 3, opatřenou na vnitřní části svého povrchu smaltovým povlakem 2, tvořeným třemi vrstvami 4, 5, 6. Tato trubka má na jednom konci hladké zakončení 8 a na druhém konci hrdlové spojení 7, umožňující připojení hladkého zakončení další stejné trubky.

Mikrofotografie smaltového povlaku 2 středové zóny litinového podkladu (Obrázek 2) představuje podklad, fázové rozhraní mezi podkladem 3 a povlakem 2, druhou vrstvu 5 povlaku 2 a třetí vrstvu 6 povlaku 2. Podklad 3 je ferritická litina s kuličkovým grafitem. Pokud se týká fázového rozhraní mezi podkladem a povlakem, oxidová kůra byla rozpuštěna. První vrstva 4 povlaku 2 byla absorbována druhou vrstvou 5 povlaku 2. Fázové rozhraní mezi povlakem a litinovým podkladem je spojité (koherentní) a vykazuje malou poréznost. Místní povrchový rozklad podkladu vede k vytvoření upevňujících, kotvících míst pro povlak 2.

Druhá vrstva 5 vykazuje omezenou poréznost.

Třetí vrstva 6 povlaku 2 nevykazuje sníženou soudržnost (kohezi) s druhou vrstvou 5 povlaku 2. Je slabě porézní, vytváří hladký povrch a velmi dobré uzavření povlaku.

Způsob podle vynálezu umožňuje potažení i oxidovaných kovových součástí, které vykazují adherentní oxidovou kůru v tloušťce do 20 pm.

Díky spojení kroků výroby smaltového povlaku 2 s kroky výroby trubky 1 umožňuje vynález zisk produktivity a tepelné energie. Vynález umožňuje vynechání

-10jednoho nebo více specifických‘kroků vypalování smaltu.

Varianty způsobu výroby, podle nichž se smalt nanáší ve formě břečky, umožňují zisk velké pružnosti výroby.

Takto vyrobené trubky umožňují vytvoření kanalizace pro přepravu agresivních kapalin, jako jsou kyselé roztoky, roztoky s velkým obsahem rozpuštěného CO₂, abrazivní kapaliny, průmyslové odpady, odpadní vody nebo čistírenské kaly.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob výroby kovové součásti pokryté minerálními látkami na bázi oxidu křemičitého a oxidu sodného, vyznačující se tím, že se postupně nanáší několik vrstev (4, 5, 6) minerálního povlaku (2) na nejméně jednu část povrchu uvedené součásti a prvky minerální látky jsou přítomny v různých poměrech v závislosti na jednotlivých vrstvách, přičemž první vrstva (4) povlaku (2) je tvořena smaltem o následujícím hmotnostním složení:

SiO₂ 50 - 70 % CaO + MgO 5 - 20 % B₂O₃ méně než 10 % CoO méně než 2 % Fe₂O₃ méně než 5 % AI₂O₃ méně než 10 % Na₂O + KjO 15 až 25% f₂ méně než 2 % NiO méně než 2 %,

nanáší se v tloušťce, nepřesahující 200 pm a druhá vrstva (5) povlaku (2) se nanáší v tloušťce větší než 100 pm.

2. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 1,vyznačující se tím, že vytvoření první vrstvy (4) povlaku (2) se provádí nanesením minerální látky ve formě prášku, zvláště pak suchého prášku.
3. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 1 nebo 2, vyznačující s e t í m , že smalt je redukován během svého zpracování.
4. Způsob výroby kovové součásti podle nároku3,vyznačující se tím, že první vrstva (4) povlaku (2) se vytváří v tloušťce 100 pm.

-125. Způsob výroby kovové»součásti podle jednoho z nároků 1 až 4, v y z n ačující se tím, že vytvoření druhé vrstvy (5) povlaku (2) se provádí nanesením minerální látky ve formě prášku, zvláště pak suchého prášku.

6. Způsob výroby kovové součásti podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že vytvoření druhé vrstvy (5) povlaku (2) se provádí nanesením minerální látky ve formě břečky.

7. Způsob výroby kovové součásti podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že minerální látka, nanášená k vytvoření druhé vrstvy (5) povlaku (2), je smaltem o následném hmotnostním složení:

SiO₂

CaO + MgO

Li₂0

TiO₂

NiO

ZnO

AI₂O₃

Na^ + KjO B₂O₃CoO Sb₂O₃

40 - 60 % méně než 5 % méně než 5 %
5-15% méně než 2 % méně než 2 % méně než 10 % 15 až 20%

5-15% méně než 2 % méně než 2 %
8. Způsob výroby kovové součásti podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že druhá vrstva (5) povlaku (2) se nanáší v tloušťce 200 gm.

9. Způsob výroby kovové součásti podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že na povrchu součásti se vytváří povlak (2) nanesením tří vrstev (4, 5, 6) minerálních látek, přičemž látka, tvořící třetí vrstvu, se

-1310. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 9, v y z n a č u j í c í se tím, že třetí vrstva (6) povlaku (2) se vytváří nanesením smaltu o následujícím hmotnostním složení:

nanáší ve formě prášku nebo břečky.

SiO₂ 40 - 60 % CaO + MgO méně než 5 % Li₂0 méně než 5 % TiO₂ 5-15% NiO méně než 2 % ZnO méně než 2 % AI₂O₃ méně než 10 % Na₂O + I^O 15 až 20 % B₂O₃ 5-15% CoO méně než 2 % Sb₂O₃ méně než 2 % 11. Způsob výroby kovové součásti

čující se tím, že třetí vrstva (6) povlaku (2) se nanáší v tloušťce větší než 100 gm.

12. Způsob výroby kovové součásti podle předcházejícího nároku, vyznačující s e t í m , že třetí vrstva (6) povlaku (2) se vytváří v tloušťce 200 μιτη.
13. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 1,vyznačující se tím, že výroba kovové součásti, počínaje kapalnou litinou, zahrnuje nejméně dále uvedené následné kroky:

- úpravu hořčíkem,

- očkování,

- postup odstřeďování uvedené litiny, během kterého se nanáší první vrstva (4) povlaku (2) postupem, odpovídajícím jednomu z nároků 1 až 5.

-1414. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 13, vyznačující se t í m , že litina v době, kdy se nanáší druhá vrstva (5) povlaku (2) postupem odpovídajícím jednomu z nároků 5, 7, 8 nebo 9, vykazuje teplotu mezi 950°C a

700°C.
15. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 13, vyznačující se t í m , že že litina v době, kdy se nanáší druhá vrstva (5) povlaku (2) postupem odpovídajícím nároku 6, vykazuje teplotu okolí.
16. Způsob výroby kovové součásti podle jednoho z nároků 14 či 15, vyznačující se tím, že po vytvoření první vrstvy (4) povlaku (2) se na součást nanáší druhá vrstva (5) povlaku (2) po odstředění.
17. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 14, vyznačující se t í m , že po vytvoření první vrstvy (4) povlaku (2) se druhá vrstva (5) povlaku (2) nanáší v průběhu odstřeďování.
18. Způsob výroby kovové součásti podle jednoho z nároků 14 až 17, vyznačující se tím, že po vytvoření druhé vrstvy (5) povlaku (2) se provádí tepelná úprava ferritizace součásti při teplotách nepřevyšujících 800°C a po uvedené tepelné ferritizační úpravě následuje vytvoření třetí vrstvy (6) povlaku (2) postupem odpovídajícím jednomu z nároků 9 až 11.
19. Způsob výroby kovové součásti podle jednoho z nároků 14 až 16, vyznačující se tím, že po úkonu odstředění litiny a před vytvořením druhé vrstvy (5) povlaku (2) se provádí tepelná úprava grafitizace litiny.
20. Způsob výroby kovové součásti podle jednoho z nároků 14 až 17, vyznačující se tím, že po vytvoření druhé vrstvy (5) povlaku (2) se provádí úkon vypalování součásti při teplotě mezi 800°C a 700°C.

-1521. Způsob výroby kovové součásti podle předcházejícího nároku, vyznačující s e t í m , že po vypalování se nanáší třetí vrstva (6) povlaku (2) postupem, odpovídajícím jednomu z nároků 9 až 12.
22. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 18 či 21,vyznačující se t í m , že po uložení třetí vrstvy (6) povlaku (2) ve formě břečky se provádí vypalování povlaku při teplotě mezi 750°C a 700°C.
23. Dutá kovová rotační součást (1), pokrytá na vnitřní části svého povrchu nejméně jednou minerální látkou, vyznačující se tím, že je vyráběna způsobem odpovídajícím kterémukoli z nároků 1 až 22.
24. Použití duté kovové rotační součásti (1) podle nároku 23 pro přepravu agresivních kapalin, zejména kyselých roztoků, roztoků s vysokým obsahem rozpuštěného CO₂, abrazivních kapalin, průmyslových odpadů, odpadních vod a čistírenských kalů.