RU2027795C1

RU2027795C1 - Method for enameling products of ferrous metals

Info

Publication number: RU2027795C1
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Лебединский; Федор Иванович Чаплыгин; Вячеслав Михайлович Пластинин; Владимир Васильевич Ерохин
Priority date: 1989-07-31
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1995-01-27

Abstract

FIELD: products enameling. SUBSTANCE: method includes surface processing by aqueous solutions of salts of metals, displaced by contact with metals of product base, drying, heat treatment at 700 ± 10 C during 3 + 0.5 min, shot- blasting, applying enamel coating. EFFECT: enameled product.

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к защите изделий из металла от коррозии и улучшения их декоративного вида. The invention relates to metallurgy, namely to protect metal products from corrosion and improve their decorative appearance.

Известен способ получения изделий со стеклоэмалевым покрытием, включающий подготовку основы изделий к нанесению стеклоэмалевого покрытия, нанесение стеклоэмалевого покрытия на основу и обжиг основы [1]. A known method of producing products with glass enamel coating, including preparing the basis of the products for applying glass enamel coating, applying glass enamel coating to the base and firing the base [1].

Известно, что для нанесения стеклоэмалевых покрытий используются основы из специальных сталей и чугуна, обладающие следующими свойствами: однородные химически и металлографически; химический состав стали должен находиться в определенных пределах; без посторонних включений, трещин, расслоений, пузырьков и раковин; содержание минимального количества газов, в особенности водорода, и возможное снижение поглощения его при травлении (подготовка поверхности под нанесение покрытий). Для подготовки поверхностей под нанесение стеклоэмалевых покрытий используются методы, сводящиеся в основном к получению чистой поверхности без жировых загрязнений, ржавчины и окалины. Для стали: обезжиривание химическим, физико-химическим или термическим методом с целью дополнительного устранения напряжений, возникающих при формовке изделий, травлением для удаления с металла окалины и ржавчины с последующей промывкой, нейтрализацией остатков кислоты и сушкой. Для чугуна: дробеструйная обработка или отжиг при 750-800^оС с целью разрушения цементита с последующей дробеструйной обработкой.It is known that for the application of glass enamel coatings, bases of special steels and cast iron are used, which have the following properties: homogeneous chemically and metallographically; the chemical composition of steel should be within certain limits; without foreign inclusions, cracks, delaminations, bubbles and shells; the content of a minimum amount of gases, especially hydrogen, and a possible decrease in its absorption during etching (surface preparation for coating). For the preparation of surfaces for the application of glass-enamel coatings, methods are used that are reduced mainly to obtaining a clean surface without grease, rust and scale. For steel: degreasing with a chemical, physicochemical or thermal method in order to further eliminate stresses arising during the molding of products by pickling to remove scale and rust from the metal, followed by washing, neutralizing acid residues and drying. For cast iron: bead-blasting or annealing at 750-800 ^о С in order to destroy cementite with subsequent bead-blasting.

Недостатки этого способа заключаются в невозможности его использования для нанесения стеклоэмалевого покрытия на детали из металлопорошков из-за пористости материала основы. Это ограничивает номенклатуру изделий из металлопорошков, возможных для эмалирования. The disadvantages of this method are the impossibility of its use for applying a glass enamel coating to metal powder parts due to the porosity of the base material. This limits the range of metal powder products that are possible for enameling.

Известен способ эмалирования изделий из черных металлов, включающий подготовку поверхности путем ее обработки водными растворами солей металлов, в частности сульфатов меди и никеля, вытесняемых железом, после чего изделие подвергают эмалированию, т.е. наносят эмалевое покрытие и обжигают [2] . По этому способу с целью предотвращения появления на эмалированных изделиях дефекта, называемого "рыбья чешуя", поверхность изделий обрабатывают последовательно сначала холодным кислым раствором сульфата меди, а затем 0,8-1,0% -ным раствором сульфата никеля. Однако эти растворы воздействуют только на наружную поверхность металла и не обеспечивают пропитки пористой основы по объему. A known method of enameling products from ferrous metals, including surface preparation by treating it with aqueous solutions of metal salts, in particular copper and nickel sulfates displaced by iron, after which the product is enameled, i.e. apply an enamel coating and burn [2]. According to this method, in order to prevent the appearance of a defect called "fish scales" on enameled products, the surface of the products is sequentially treated first with a cold acidic solution of copper sulfate, and then with a 0.8-1.0% solution of nickel sulfate. However, these solutions act only on the outer surface of the metal and do not provide impregnation of the porous base in volume.

Целью изобретения является повышение качества эмалевых покрытий на пористых изделиях, изготовленных методом порошковой металлургии. The aim of the invention is to improve the quality of enamel coatings on porous products made by powder metallurgy.

Для достижения поставленной цели в способе эмалирования изделий, включающем подготовку поверхности путем ее обработки водными растворами солей металлов, контактно вытесняемых металлом основы изделия, нанесение эмалевого покрытия и обжиг, перед нанесением эмалевого покрытия изделие дополнительно сушат, подвергают термообработке при 700±10^оС в течение 3±0,5 мин и затем дробеструйной обработке. При таком процессе эти растворы, а также все растворы солей металлов, стоящих правее в ряду напряжений металла основы, например меди, никеля, кобальта и пр., пропитывают пористую основу по объему, так как в результате пропитки металлопорошковой основы указанными растворами, в частности для железной основы сульфатом меди, сульфатом никеля или сульфатом кобальта, происходит контактное выделение меди, никеля или кобальта, препятствующее разрушению (окалинообразование) основы при термообработке. Вследствие окисления контактно выделившихся металлов воздухом, находящимся в порах основы, получают основу без воздушных (газовых) включений. Это обеспечивает возможность эмалирования металлопорошковой основы.To achieve this goal in the method of enamelling articles comprising surface preparation by treating with aqueous solutions of metal salts, contact superseded base metal articles, applying the enamel and firing, before application of the enamel coating product is further dried, subjected to heat treatment at 700 ± 10 ^{° C} for 3 ± 0.5 min and then shot blasting. In such a process, these solutions, as well as all solutions of metal salts, which are to the right in the series of stresses of the base metal, for example copper, nickel, cobalt, etc., impregnate the porous base in volume, since as a result of impregnation of the metal powder base with these solutions, in particular for iron base, copper sulfate, nickel sulfate or cobalt sulfate, there is a contact release of copper, nickel or cobalt, preventing the destruction (scaling) of the base during heat treatment. Due to the oxidation of the contacted metals by air in the pores of the base, the base is obtained without air (gas) inclusions. This makes it possible to enamel the metal powder base.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Берут в качестве основы деталь, изготовленную методом порошковой металлургии, с пористой поверхностью, состоящую преимущественно из железа. Поверхность детали подвергают обработке водным раствором металла, стоящего правее металла основы (железа) в ряду напряжений, путем погружения в раствор или пульверизации в течение 1-2 мин на 1 мм толщины основы. После пропитки основу сушат в течение 10-20 мин при 100±5^оС, подвергают термообработке при 700±10^оС в течение 3±0,5 мин на 1 мм толщины основы и механообработке, а именно дробеструйной обработке. Поверхность основы, очищенная от окалины дробеструйной обработкой, подготовлена для стеклоэмалевого покрытия. Далее на подготовленную таким образом металлопорошковую основу наносят стеклоэмалевое покрытие, имеющее сцепление с основой, например грунт 2015 или 35, которое после сушки подвергают оплавлению (обжигу) при температуре, соответствующей их плавлению.Take as a basis a part made by powder metallurgy with a porous surface, consisting mainly of iron. The surface of the part is subjected to an aqueous solution of a metal standing to the right of the base metal (iron) in a series of stresses by immersion in the solution or pulverization for 1-2 minutes per 1 mm of the thickness of the base. After impregnation, the base was dried for 10-20 minutes at 100 ± 5 ^{° C,} subjected to heat treatment at 700 ± 10 ^{° C} for 3 ± 0.5 m to 1 mm thickness and machining bases, namely shot blasting. The base surface, cleaned of scale by bead-blasting, is prepared for glass enamel coating. Further, a glass-enamel coating is applied to the metal powder base thus prepared, having adhesion to the base, for example, soil 2015 or 35, which, after drying, is fused (calcined) at a temperature corresponding to their melting.

П р и м е р 1. Для экспериментальной проверки использовались втулки двух размеров высотой 50 мм, наружным диаметром 60 мм, внутренним 55 и 50 мм, изготовленные из порошковой композиции следующего состава, мас.%: железо 96,5; медь 2,0; графит 1,0; стеарат цинка 0,5. Втулки погружали в 10%-ный водный раствор сульфата меди (CuSО₄ ^.5Н₂О) с толщиной стенки 10 мм на 10 мин (1 мин х 10 мм) и с толщиной стенки 5 мм на 5 мин (1 мин х 5 мм). Затем втулки подвергали сушке при 100±5^оС в течение 10 мин и отжигу при 700±10^оС в течение 30 мин с толщиной стенки 10 мм (3 мин х 10 мм) и 15 мин с толщиной стенки 5 мм (3 мин х 5 мм). После остывания втулки подвергали дробеструйной обработке. После такой подготовки на поверхность втулок мокрым (шликерным) способом наносили грунт 2015, производили его сушку и обжиг (оплавление) при 870±5^оС в течение 8 мин для втулок с толщиной стенки 10 мм и 5 мин для втулок с толщиной стенки 5 мм. После остывания втулок тем же методом наносили титановую (покрывную) эмаль Т₁, которую после сушки обжигали при 800±10^оС в течение 7 и 4 мин соответственно толщине втулок 10 и 5 мм.PRI me R 1. For experimental testing, bushings of two sizes with a height of 50 mm, an outer diameter of 60 mm, an inner diameter of 55 and 50 mm, made of a powder composition of the following composition, wt.%: Iron 96.5; copper 2.0; graphite 1.0; zinc stearate 0.5. Bushings immersed in 10% aqueous solution of copper sulfate (CuSO _^4. 5 H ₂ O) with a wall thickness of 10 mm at 10 min (1 min x 10 mm) and a wall thickness of 5 mm by 5 min (1 min x 5 mm) . The sleeve is then subjected to drying at 100 ± 5 ^{° C} for 10 min and annealed at 700 ± 10 ^{° C} for 30 minutes with a wall thickness of 10 mm (3 minutes x 10 mm) and 15 minutes with a wall thickness of 5 mm (3 m x 5 mm). After cooling, the bushings were shot blasted. After such preparation the surface bushings wet (slip) method was applied to the soil in 2015, produced its drying and firing (melting) at 870 ± 5 ^{° C} for 8 min for sleeves with a wall thickness of 10 mm and 5 min for sleeves with a wall thickness of 5 mm . After cooling bushings by the same method was applied to titanium (coating) enamel T _1, which, after drying was calcined at 800 ± 10 ^{° C} for 7 min and 4 corresponding to the thickness of plugs 10 and 5 mm.

П р и м е р 2. Втулки тех же размеров погружали в 10%-ный раствор сульфата никеля (NiSО₄ ^.7Н₂О) и обрабатывали по приведенным технологии и режимам.EXAMPLE EXAMPLE 2 Sleeves of the same size was immersed in a 10% solution of nickel sulfate (NiSO _^4. 7H ₂ O) and treated given technology and modes.

Эмалированные таким образом втулки при визуальном осмотре в течение полугода не имели дефектов, характерных для эмали, нанесенной на стали с высоким содержанием углерода и водорода, типа сколов, "рыбьей чешуи" и пр. Общая толщина эмалевого слоя составляла 0,8±0,1 мм. При проверке эмалевого покрытия на сплошность дефектоскопом ИДС-07 с напряжением 12000 В дефектов не обнаружено. Глубина проникновения эмали в микропоры пористой основы, проверенная на шлифах металлографическим методом, достигала 0,6 мм, что способствовало дополнительному механическому сцеплению стеклоэмалевого слоя с основой. Сцепление стеклоэмалевого слоя с основой, проверенное методом удара по ГОСТ 4765-73, хорошее. The visual enamelled bushings for six months did not show defects characteristic of enamel deposited on steel with a high content of carbon and hydrogen, such as chips, fish scales, etc. The total thickness of the enamel layer was 0.8 ± 0.1 mm When checking the enamel coating for continuity with an IDS-07 flaw detector with a voltage of 12,000 V, no defects were detected. The penetration depth of enamel into the micropores of the porous base, tested on thin sections by the metallographic method, reached 0.6 mm, which contributed to the additional mechanical adhesion of the glass enamel layer to the base. The adhesion of the glass-enamel layer to the base, tested by the impact method according to GOST 4765-73, is good.

Claims

METHOD FOR ENAMELING PRODUCTS FROM BLACK METALS, including preparing the surface by treating it with aqueous solutions of metal salts, contacted by the metal of the product’s base, applying the enamel coating and firing, characterized in that the product is additionally dried before applying the enamel coating, heat treated at 700 ± 10 ^o С for 3 ± 0.5 min and then bead-blasting.