CZ284752B6

CZ284752B6 - Způsob výroby kovové součásti, pokryté minerálními látkami

Info

Publication number: CZ284752B6
Application number: CZ952134A
Authority: CZ
Inventors: Didier Perrin; Stéphane Ebalard; Pierre Genelot; Simone Rey
Original assignee: Pont-A-Mousson S. A.
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1999-02-17
Also published as: DE69424933T2; BG99883A; PL310406A1; AU6111394A; HRP940138A2; CZ213495A3; RU2131483C1; EP0686212B1; HU9502510D0; NO953355D0; AU678818B2; NO953355L; CA2157008A1; ZA941307B; FR2701963A1; SI9400090A; SK104295A3; EP0686212A1; ATE193906T1; TR28278A

Abstract

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 .sup.o.n.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. SiO.sub.2.n. 50 až 70 %, CaO+MgO 5 až 20 %, B.sub.2.n.O.sub.3.n. stopy až 10 %, CoO stopy až do 2 %, Fe.sub.2.n.O.sub.3.n. stopy až do 5 %, Al.sub.2.n.O.sub.3.n. stopy až do 10 %, Na.sub.2.n.O+K.sub.2.n.O 15 až 25 %, F.sub.2.n. 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. ŕ

Description

Způsob výroby kovové součásti, pokryté minerálními látkami

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 známa například z francouzského patentového spisu FR 2 495 190.

Je zřejmé, že minerální povlak představuje účinnou ochranu kovových součástí a při styku s kapalinou může zajistit odolnost proti působení chemických látek.

US patentový spis č. 3 484 266 popisuje povlékání trubkových členů ve dvou vrstvách. Povlak se nanáší postřikem z vnitřní strany trubkového členu, je zapotřebí jej provádět za poměrně nízké teploty a není možno jej uskutečnit v případě vyšší teploty kovu.

Patentový spis DE 2 739 919 popisuje ukládání smaltového povlaku na povrch kovu ve dvou vrstvách, přičemž materiál pro tvorbu povlaku se užívá v práškové formě. První vrstva se ukládá při teplotě nejméně 250 °C a na první vrstvu se pak ukládá ještě druhá vrstva.

CS autorské osvědčení č. 272 580 popisuje ukládání povlaku velmi výhodného složení. Tento povlak je nanášen v jediné vrstvě, takže v průběhu času může snadno dojít k porušení této vrstvy.

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.

Podstatu vynálezu tvoří způsob výroby kovové součásti, pokryté minerálními látkami na bázi oxidu křemičitého a oxidu sodného tak, že se postupně nanáší alespoň dvě vrstvy anorganického povlaku s rozdílným chemickým složením na povrch kovové součásti, postup spočívá v tom, že se

1) kovová součást povléká první vrstvou po zahřátí na teplotu vyšší než 700 °C,

2) první vrstva povlaku s tloušťkou do 200 mikrometrů se nanáší nanesením materiálu v práškové formě, přičemž tato první vrstva je tvořena smaltem s následujícím hmotnostním složením

SiO₂

CaO+MgO až 70 % až 20 %

-1 CZ 284752 B6

B₂O₃CoO

Fe₂O₃

A1₂O₃

Na₂O+K₂O

F₂

NiO stopy až do 10 % stopy až do 2 % stopy až do 5 % stopy až do 10 % 15 až 25% stopy až do 2 % stopy až do 2 %,

3) druhá vrstva povlaku se nanáší s tloušťkou vyšší než 100 mikrometrů.

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 poruchami, 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 předměte 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 suspenze.

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 následujícím hmotnostním složení:

SiO₂ až 60 %

CaO + MgO

Li₂O TiO₂NiO

ZnO

A1₂O₃ stopy až do 5 % stopy až do 5 % 5 až 15%

Na,0 + K₂O

B₂O₃ stopy až do 2 % stopy až do 2 % stopy až do 10 % 15 až 20% až 15%

-2CZ 284752 B6

CoO stopy až do 2 %

Sb₂O₃ stopy až do 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	40 až 60 %
CaO + MgO	stopa až do 5 %
Li₂O	stopa až do 5 %
TiO₂	5 až 15%
NiO	stopa až do 2 %
ZnO	stopa až do 2 %
A1₂O₃	stopa až do 10 %
Na₂O + K₂O	15 až 20%
b₂o₃	5 až 15 %
CoO	stopa až do 2 %
Sb2O₃	stopa až do 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:

- úprava 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.

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

-3CZ 284752 B6

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 součástky, 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).

Způsob 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%
b₂o₃	5%
CoO	1 %
Fe₂O₃	2%
A1₂O₃	5 %
Na₂O + K₂O	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

CaO + MgO

Li₂O

TiO₂ do 100%

0,5 %

4%

6,5 %

NiO	0,5 %
ZnO	0,5 %
A1₂O₃	6%
Na₂O + K₂O	19%
B₂O₃	11 %
CoO	1,5 %
Sb₂O₃	1 %

Druhá 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 gm 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 L

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

V páté variantě se třetí vrstva smaltu nanáší 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

2a 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

-5CZ 284752 B6 litinovým podkladem je spojité (koherentní) a vykazuje malou poréznost. Místní povrchový rozklad podkladu vede k vytvoření upevňujících, kotvicích 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 μιη.

Díky spojení kroků výroby smaltového povlaku 2 s kroky výroby trubky 1 umožňuje vynález zisk produktivity a tepelné energie. Vynález umožňuje vynechání jednoho 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 tak, že se postupně nanáší alespoň dvě vrstvy anorganického povlaku s rozdílným chemickým složením na povrch kovové součásti, vyznačující se tím, že se

1) kovová součást povléká první vrstvou po zahřátí na teplotu vyšší než 700 °C,
2) první vrstva povlaku s tloušťkou do 200 mikrometrů se nanáší nanesením materiálu v práškové formě, přičemž tato první vrstva je tvořena smaltem s následujícím hmotnostním složením

SiO₂CaO+MgO B₂O₃ CoO Fe₂O₃ ai₂o₃ Na₂0+K,0 f₂ NiO 50 až 70 % 5 až 20 % stopy až do 10 % stopy až do 2 % stopy až do 5 % stopy až do 10 % 15 až 25% stopy až do 2 % stopy až do 2 %,

2. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 1, vyznačující se tím, že první vrstva (4) povlaku (2) se vytváří v tloušťce 100 mikrometrů.

-6CZ 284752 B6

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

4. Způsob výroby kovové součásti podle kteréhokoliv z nároků laž3, vyznačující se tím, že minerální látka, nanášená k vytvoření druhé vrstvy (5) povlaku (2), je smaltem o následném hmotnostním složení:

SiO₂ 40 až 60 % CaO + MgO stopy až do 5 % Li₂O stopy až do 5 % TiO₂ 5 až 15 NiO stopy až do 2 % ZnO stopy až do 2 % ai₂o₃ stopy až do 10 % Na₂O + K₂O 15 až 20% B₂0₃ 5 až 15% CoO stopy až do 2 % Sb₂O₃ stopy až do 2 %. 5. Způsob výroby kovové součásti podle jednoho z předcházejících nároků, vyzná-

čující se tím, že druhá vrstva (5) povlaku (2) se nanáší v tloušťce 200 mikrometrů.

6. 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 nanáší ve formě prášku nebo břečky.

7. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 6, vyznačující se tím, že třetí vrstva (6) povlaku (2) se vytváří nanesením smaltu o následujícím hmotnostním složení:

SiO₂ 40 až 60 % CaO + MgO stopa až do 5 % Li₂O stopa až do 5 % TiO₂ 5 až 15% NiO stopa až do 2 % ZnO stopa až do 2 % A1₂O₃ stopa až do 10 % Na₂O + K₂O 15 až 20% B₂O₃ 5 až 15% CoO stopa až do 2 % Sb₂O₃ stopa až do 2 %. 8. Způsob výroby kovové součásti podle jednoho z nároků 6 nebo 7, vyznačující se

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

9. Způsob výroby kovové součásti podle předcházejícího nároku, vyznačující se tím, že třetí vrstva (6) povlaku (2) se vytváří v tloušťce 200 mikrometrů.

10. Způsob výroby kovové součásti podle nároků laž3, vyznačující se tím, že se první vrstva povlaku nanáší v průběhu odstřeďování uvedené litiny.

-7CZ 284752 B6

11. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 10, vyznačující se tím, že litina v době, kdy se nanáší druhá vrstva (5) povlaku (2) postupem odpovídajícím jednomu z nároků 6, 7 nebo 8, vykazuje teplotu mezi 950 a 700 °C.

12. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 10, vyznačující se tím, že litina v době, kdy se nanáší druhá vrstva (5) povlaku (2) postupem odpovídajícím nároku 3, vykazuje teplotu okolí.

13. Způsob výroby kovové součásti podle jednoho z nároků 11 nebo 12, vyznačující se tím, že po vytvoření první vrstvy (4) povlaku (2) se na součást nanáší druhá vrstva (5) povlaku (2) po odstředění.

14. Způsob výroby kovové součásti podle nároku 11, vyznačující se tím, že po vytvoření první vrstvy (4) povlaku (2) se druhá vrstva (5) povlaku (2) nanáší v průběhu odstřeďování.

15. Způsob výroby kovové součásti podle jednoho z nároků 11 až 14, 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 feritizační úpravě následuje vytvoření třetí vrstvy (6) povlaku (2) postupem odpovídajícím jednomu z nároků 6 až 8.

16. Způsob výroby kovové součásti podle jednoho z nároků 11 až 13, vyznačující se tím, že po úkonu odstředění litiny a před vytvořením druhé vrstvy (5) povlaku (2) se provádí tepelná úprava grafitizace litiny.

17. Způsob výroby kovové součásti podle jednoho z nároků 11 až 14, vyznačující se tím, že po vytvoření druhé vrstvy (5) povlaku (2) se provádí úkon vypalování součásti při teplotě mezi 800 až 700 °C.

18. Způsob výroby kovové součásti podle předcházejícího nároku, vyznačující se tím, že po vypalování se nanáší třetí vrstva (6) povlaku (2) postupem, odpovídajícím jednomu z nároků 6 až 9.

19. Způsob výroby kovové součásti podle nároků 15 nebo 18, vyznačující se tím, že po uložení třetí vrstvy (6) povlaku (2) ve formě břečky se provádí vypalováním povlaku při teplotě mezi 750 a 700 °C.