RU2096358C1 - Glass-ceramic coating for vanadium and its alloys - Google Patents

Glass-ceramic coating for vanadium and its alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2096358C1
RU2096358C1 RU96101770A RU96101770A RU2096358C1 RU 2096358 C1 RU2096358 C1 RU 2096358C1 RU 96101770 A RU96101770 A RU 96101770A RU 96101770 A RU96101770 A RU 96101770A RU 2096358 C1 RU2096358 C1 RU 2096358C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxide
coating
vanadium
zro
alloys
Prior art date
Application number
RU96101770A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96101770A (en
Inventor
Н.В. Шишков
Original Assignee
Государственный научный центр РФ - Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный научный центр РФ - Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара filed Critical Государственный научный центр РФ - Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара
Priority to RU96101770A priority Critical patent/RU2096358C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2096358C1 publication Critical patent/RU2096358C1/en
Publication of RU96101770A publication Critical patent/RU96101770A/en

Links

Images

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: ceramics. SUBSTANCE: coating has the following components, wt. -%: glass frit 60-90; filling agent 10-40; Filling agent: at least one oxide of the group: ZrO2, V2O3, Al2O3, and glass frit has the following components, wt. -%: silicon oxide SiO2, 30-50; barium oxide BaO, 20-35; calcium oxide CaO, 3-10; aluminium oxide Al2O3, 2-5; boron oxide B2O3, 3-7.5; titanium oxide TiO2, 1-6; sodium oxide Na2O, 2-8; zirconium oxide ZrO2, 0.5-3; yttrium oxide V2O3, 0.5-3. Coating properties: cohesion strength with backing is above 200 kg/cm2; CTR is (9.0-9.7) x 10-6 1/degree; microhardness is 790 ± 10 kg/mm2; thermostability at 600-20 C is above 400 cycles; roasting range is 1080-1200 C. EFFECT: improved quality and properties of coating. 4 tbl

Description

Изобретение относится к области неорганических покрытий на металлы, в частности на ванадий и его сплавы. The invention relates to the field of inorganic coatings for metals, in particular for vanadium and its alloys.

Защита ванадия и его сплавов является актуальной задачей в технике и специальной металлургии. Protection of vanadium and its alloys is an urgent task in technology and special metallurgy.

Известно [1] что легирование ванадия другими металлами не улучшает жаростойкости сплавов, и эффективной мерой для защиты ванадия от окисления могут быть лишь покрытия. It is known [1] that alloying vanadium with other metals does not improve the heat resistance of alloys, and only coatings can be an effective measure to protect vanadium from oxidation.

При температурах, превышающих температуру плавления оксида V2O5 /675oC/, наблюдается катастрофическое окисление ванадия на воздухе. Сведений о применении для защиты ванадия от окисления эмалей или аналогичных покрытий керамического типа в патентной и научно-технической литературе не найдено.At temperatures higher than V 2 O oxide melting point of 5/675 o C /, the catastrophic oxidation of vanadium in air. Information on the use of vanadium to protect against oxidation of enamels or similar ceramic coatings was not found in the patent and scientific literature.

Известно стеклообразное покрытие на титан [2] состоящее из следующих компонентов, мас. SiO2 50-70, B2O3 15-25, Al2O3 2-5, Na2O 1-5, K2O 3-7, Li2O 1-2, ZrO2 2-5, Cr2O3 0,5-1.Known glassy coating on titanium [2] consisting of the following components, wt. SiO 2 50-70, B 2 O 3 15-25, Al 2 O 3 2-5, Na 2 O 1-5, K 2 O 3-7, Li 2 O 1-2, ZrO 2 2-5, Cr 2 O 3 0.5-1.

Недостатком является низкая температура размягчения покрытия. The disadvantage is the low softening temperature of the coating.

Известна эмаль для защиты ниобия [3] в состав которой входят следующие оксиды, мас. SiO2 25-35, CaO 14-37, Al2O3 13,5-40, один оксид из группы Cr2O3, MoO3, NiO, CoO в количестве 0,3-0,5, один из группы Ga2O3 1-28; La2O3 1-36, Y2O3 1,5-28; SnO2 1,5-16; In2O3 1,5-3,7.Known enamel for the protection of niobium [3] which includes the following oxides, wt. SiO 2 25-35, CaO 14-37, Al 2 O 3 13,5-40, one oxide from the group Cr 2 O 3 , MoO 3 , NiO, CoO in an amount of 0.3-0.5, one from the group Ga 2 O 3 1-28; La 2 O 3 1-36, Y 2 O 3 1.5-28; SnO 2 1.5-16; In 2 O 3 1.5-3.7.

Недостатками этой эмали является низкий коэффициент термического расширения /70-78/• 10-71/град, а также наличие оксидов, нестойких в атмосфере с низким кислородным потенциалом /Cr2O3, MoO3, NiO, CaO, SnO2, In2O3/.The disadvantages of this enamel are the low coefficient of thermal expansion / 70-78 / • 10 -7 1 / deg, as well as the presence of oxides that are unstable in an atmosphere with low oxygen potential / Cr 2 O 3 , MoO 3 , NiO, CaO, SnO 2 , In 2 O 3 /.

Известны эмалевые покрытия для сталей, недостатком которых является слишком высокий коэффициент термического расширения, /более 110•10-71/град в интервале 20-400oC/ по сравнению с требуемым для ванадия. Например, покрытие для стали [4] состоящее из, мас. SiO2 45,9-33; B2O3 25,4-18; Na2O 23,1-16,1; Li2O 2,5-2,0; MgO 5,0-2,5; CaO 1,5-2,7; Al2O3 1,7-1,1; MnO 6,4-2,3; ZnO 1,0-2,6; FeO 8,4-2,5; Na3AlF6 3,0-3,5, имеет коэффициент термического расширения /112-115/•10-71/град.Known enamel coatings for steels, the disadvantage of which is too high coefficient of thermal expansion, / more than 110 • 10 -7 1 / deg in the range of 20-400 o C / compared with that required for vanadium. For example, a coating for steel [4] consisting of, by weight. SiO 2 45.9-33; B 2 O 3 25.4-18; Na 2 O 23.1-16.1; Li 2 O 2.5-2.0; MgO 5.0-2.5; CaO 1.5-2.7; Al 2 O 3 1.7-1.1; MnO 6.4-2.3; ZnO 1.0-2.6; FeO 8.4-2.5; Na 3 AlF 6 3.0-3.5, has a coefficient of thermal expansion / 112-115 / • 10 -7 1 / deg.

Кроме того, все грунтовые эмали на сталях обжигаются в воздушной среде и содержат в своем составе оксиды, восстанавливающиеся в атмосфере с низким кислородным потенциалом. Ввиду сильного окисления ванадия на воздухе /до жидкого V2O5/ при нанесении защитных покрытий на изделия из него пригодной средой является лишь атмосфера инертных газов /Ar, He/. Наши эксперименты показали, что если в эмали имеются оксиды никеля, кобальта, железа, хрома, свинца, то они при плавлении покрытия в контакте с ванадием в атмосфере аргона восстанавливаются до металла, пленка которого формируется в поверхностном слое эмали. Это явление препятствует дальнейшему использованию эмалированного изделия при повышенной температуре. Вследствие этого составы грунтовых эмалей для сталей являются непригодными для ванадия.In addition, all ground enamels on steels are calcined in air and contain oxides that are reduced in an atmosphere with a low oxygen potential. Due to the strong oxidation of vanadium in air / to liquid V 2 O 5 /, when protective coatings are applied to products made of it, only an atmosphere of inert gases / Ar, He / is a suitable medium. Our experiments showed that if nickel, cobalt, iron, chromium, and lead oxides are present in the enamel, then when the coating is melted in contact with vanadium in an argon atmosphere, they are reduced to a metal whose film is formed in the surface layer of enamel. This phenomenon prevents the further use of enameled products at elevated temperatures. As a result of this, the compositions of primers for steel are not suitable for vanadium.

Известно покрытие для защиты стальных изделий [5] состоящее из фритты - 18-32% наполнителя из группы MgO, ZrO2, Al2O3, циркон 40-60% и алюмохромофосфатного связующего 20-40% При этом фритта имеет состав, мас. SiO2 46-50,5; B2O3 18,3-27,0; Al2O3 2-8; CaO 4,5-5,5; Na2O 12,6-20,0; CoO 0,5-0,6; NiO 0,5-0,6; Mn2O3 0,6-0,9.Known coating for the protection of steel products [5] consisting of frit - 18-32% filler from the group MgO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , zircon 40-60% and alumina-chromophosphate binder 20-40%. The frit has a composition, wt. SiO 2 46-50.5; B 2 O 3 18.3-27.0; Al 2 O 3 2-8; CaO 4.5-5.5; Na 2 O 12.6-20.0; CoO 0.5-0.6; NiO 0.5-0.6; Mn 2 O 3 0.6-0.9.

Недостатком технического решения по [5] является наличие во фритте оксидов кобальта, никеля и марганца, а в связующем фоcфата хрома, которые способны восстанавливаться до металла в процессе обжига покрытия на ванадии. The disadvantage of the technical solution according to [5] is the presence of cobalt, nickel and manganese oxides in the frit, and chromium phosphate in the binder, which are able to be reduced to metal in the process of firing the coating on vanadium.

Наиболее близким техническим решением является состав стеклокерамического покрытия, содержащий фритту и наполнитель из группы Al2O3, циркон, кордиерит, BeO в количестве <15 мас. причем фритта содержит в мас. SiO2 20-45, Al2O3 5-25, CaO 5-25, ZnO 15,5-30, TiO2 5-20; B2O3 1-8, BaO 0-10, SnO 0-10; Sb2O3 0-3, SnO2 0-3, Bi2O3 0-3 [6]
Недостатком этого покрытия применительно к ванадию и его сплавам является наличие большого количества оксида цинка, что может привести в процессе обжига покрытия к образованию в результате протекающих реакций металлического цинка.The closest technical solution is the composition of the glass-ceramic coating containing frit and filler from the group Al 2 O 3 , zircon, cordierite, BeO in an amount of <15 wt. moreover, the frit contains in wt. SiO 2 20-45, Al 2 O 3 5-25, CaO 5-25, ZnO 15.5-30, TiO 2 5-20; B 2 O 3 1-8, BaO 0-10, SnO 0-10; Sb 2 O 3 0-3, SnO 2 0-3, Bi 2 O 3 0-3 [6]
The disadvantage of this coating in relation to vanadium and its alloys is the presence of a large amount of zinc oxide, which can lead to the formation of metallic zinc as a result of the ongoing firing of the coating.

Задачей изобретения явилось изыскание состава покрытия, обеспечивающего защиту ванадия и его сплавов от окисления, и условий нанесения защитных покрытий. The objective of the invention was to find the composition of the coating, providing protection of vanadium and its alloys from oxidation, and the conditions for applying protective coatings.

Сущность изобретения состоит в том, что стеклокерамическое покрытие, включающее фритту и тугоплавкий наполнитель, содержит в качестве наполнителя один или несколько оксидов из группы ZnO2, Y2O3 /или их смесей/ в количестве 10-40 мас. а фритту в количестве 60-90% при этом фритта имеет состав, мас. SiO2 30-50; BaO 20-35; CaO 3-10; Na2O 2-8; B2O3 3-7,5; Al2O3 2-5; TiO2 1-6, ZrO2 0,5-3; Y2O3 0,5-3.The essence of the invention lies in the fact that the glass-ceramic coating, including frit and refractory filler, contains as filler one or more oxides from the group of ZnO 2 , Y 2 O 3 / or mixtures thereof / in an amount of 10-40 wt. and the frit in the amount of 60-90% while the frit has a composition, wt. SiO 2 30-50; BaO 20-35; CaO 3-10; Na 2 O 2-8; B 2 O 3 3-7.5; Al 2 O 3 2-5; TiO 2 1-6, ZrO 2 0.5-3; Y 2 O 3 0.5-3.

Фритту получают оплавлением смеси исходных компонентов при температуре 1100oC. Размолотую фритту тщательно смешивают с порошкообразным наполнителем в фарфоровой мельнице корундовыми шарами, после чего приготовляют известным способом водную суспензию с полимерным связующим. Покрытие наносят одним из известных способов на подготовленную и обезжиренную деталь, сушат и обжигают в атмосфере аргона в температурном интервале 1080-1200oC.The frit is obtained by melting a mixture of the starting components at a temperature of 1100 o C. The ground frit is thoroughly mixed with the powder filler in a porcelain mill with corundum balls, and then an aqueous suspension with a polymer binder is prepared in a known manner. The coating is applied by one of the known methods on a prepared and degreased part, dried and fired in an argon atmosphere in the temperature range of 1080-1200 o C.

Ниже в табл. 1 приведены примеры состава фритт и соответствующих тугоплавких наполнителей. Below in the table. 1 shows examples of the composition of the frits and the corresponding refractory fillers.

В табл. 2 приведены некоторые характеристики разработанного покрытия на ванадии и его сплавах V 10% Ti 5% Cr и V 7,9% W. In the table. 2 shows some characteristics of the developed coating on vanadium and its alloys V 10% Ti 5% Cr and V 7.9% W.

Разработанное покрытие обладает электроизоляционными свойствами, что иллюстрируется результатами испытания электросопротивления слоя покрытия толщиной 0,2 мм на сплаве ванадия. Условия испытания напряжение 100 В переменного тока на частоте 50 Гц (табл. 3). The developed coating has electrical insulation properties, which is illustrated by the results of testing the electrical resistance of the coating layer with a thickness of 0.2 mm on a vanadium alloy. Test conditions voltage of 100 V AC at a frequency of 50 Hz (table. 3).

Испытание на жаропрочность в воздухе при температурах 500, 600 и 700oC образцов ванадиевых сплавов с разработанным покрытием показало, что изменения массы за счет окисления при температурах 500 и 600oC практически отсутствуют, а при 700oC они снижаются примерно на 3 порядка по сравнению с непокрытым сплавом. Результаты испытаний приведены в табл. 4.The heat resistance test in air at temperatures of 500, 600 and 700 o C of samples of vanadium alloys with the developed coating showed that there are practically no mass changes due to oxidation at temperatures of 500 and 600 o C, and at 700 o C they decrease by about 3 orders of magnitude compared to uncoated alloy. The test results are given in table. 4.

Таким образом, предлагаемое покрытие на ванадий и его сплавы, наносимые в инертной среде, обладает комплексом свойств, позволяющих использовать его как электроизолирующее покрытие, предохраняющее от окисления на воздухе при повышенных температурах. Thus, the proposed coating on vanadium and its alloys, applied in an inert medium, has a set of properties that allow it to be used as an electrically insulating coating that protects against oxidation in air at elevated temperatures.

Claims (1)

Стеклокерамическое покрытие, преимущественно для ванадия и его сплавов, включающее фритту, содержащую SiO2, B2O3, Al2O3, CaO, BaO, TiO2, и тугоплавкий наполнитель, отличающееся тем, что в качестве тугоплавкого наполнителя оно содержит по крайней мере один оксид из группы ZrO2, Y2O3, Al2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.Glass-ceramic coating, mainly for vanadium and its alloys, including a frit containing SiO 2 , B 2 O 3 , Al 2 O 3 , CaO, BaO, TiO 2 , and a refractory filler, characterized in that it contains at least refractory filler at least one oxide from the group ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 in the following ratio of components, wt. Фритта 60 90
Наполнитель 10 40
причем фритта дополнительно содержит Na2O, ZrO2, Y2O3 при следующем соотношении компонентов, мас.Frit 60 90
Filler 10 40
moreover, the frit additionally contains Na 2 O, ZrO 2 , Y 2 O 3 in the following ratio of components, wt. SiO2 30 50
BaO 20 35
CaO 3 10
Al2O3 2 5
B2O3 3,0 7,5
TiO2 1 6
Na2O 2 8
ZrO2 0,5 3,0
Y2O3 0,5 3,0оSiO 2 30 50
BaO 20 35
CaO 3 10
Al 2 O 3 2 5
B 2 O 3 3.0 7.5
TiO 2 1 6
Na 2 O 2 8
ZrO 2 0.5 3.0
Y 2 O 3 0.5 3.0
RU96101770A 1996-01-30 1996-01-30 Glass-ceramic coating for vanadium and its alloys RU2096358C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96101770A RU2096358C1 (en) 1996-01-30 1996-01-30 Glass-ceramic coating for vanadium and its alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96101770A RU2096358C1 (en) 1996-01-30 1996-01-30 Glass-ceramic coating for vanadium and its alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2096358C1 true RU2096358C1 (en) 1997-11-20
RU96101770A RU96101770A (en) 1998-01-27

Family

ID=20176333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96101770A RU2096358C1 (en) 1996-01-30 1996-01-30 Glass-ceramic coating for vanadium and its alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2096358C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2598657C1 (en) * 2015-06-10 2016-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Heat-resistant cover
RU2712840C1 (en) * 2018-10-03 2020-01-31 Евгений Иванович Челноков Low-temperature glass-ceramic material and method for production thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Широков В.В. Влияние легирования на эксплуатационные свойства ванадия и его сплавов. Физико-химическая механика материалов. 1986, т. 22, N 5, с. 55 - 59. 2. Авторское свидетельство СССР N 533557, кл. C 03 C 8/02, 1976. 3. Авторское свидетельство СССР N 1271839, кл. C 03 C 8/08, 1986. 4. Авторское свидетельство СССР N 1606478, кл. C 03 C 8/08, 1988. 5. Авторское свидетельство СССР N 1428724, кл. C 03 C 8/02, 1988. 6. JP, заявка, 55-113641, кл. C 03 C 3/30, 1980. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2598657C1 (en) * 2015-06-10 2016-09-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Heat-resistant cover
RU2712840C1 (en) * 2018-10-03 2020-01-31 Евгений Иванович Челноков Low-temperature glass-ceramic material and method for production thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1190994B1 (en) White enamel for aluminized or galvanized steel
EP0931772B1 (en) Catalytic porcelain enamel coating composition
US3927223A (en) Method of forming refractory oxide coatings
WO1999032282A1 (en) Porcelain enamel composition for electronic applications
EP0049041A1 (en) Porcelain enamel frit
JP4474724B2 (en) Lead-free glaze and spark plug
US20030064874A1 (en) Porcelain enamel composition
US3203815A (en) High-temperature protective coating for metals
JPH1143351A (en) Glass composition for glaze
WO1999054262A1 (en) Porcelain enamel for aluminized steel
US4668298A (en) Coating composition for preventing high temperature oxidation for electrodes
RU2096358C1 (en) Glass-ceramic coating for vanadium and its alloys
US5198393A (en) Rare earth-containing frits having a high glass transition temperature and their use for the production of enamels having improved heat resistance
JP3136125B2 (en) Enamel frit
US4731347A (en) Glass frit composition
US3442702A (en) High-temperature magnet wire and apparatus and enamel composition for the insulation thereof
RU2163897C2 (en) Heat-resistant coating
JPH07126035A (en) Low-melting glass
EP1230183B1 (en) Water-resistant porcelain enamel coatings and method of manufacturing same
JPH0429737B2 (en)
US2269176A (en) Coated refractory melting pot
JPH01145347A (en) Aluminum enamel article having high brightness
JPH02208235A (en) Material for spraying glass
WO1989004813A1 (en) Method for mixing ferrochromium slag in order to produce fire-resistant and chemically resistant fiber
JPH02188444A (en) Material for thermally spraying glass