RU2105081C1 - Composition of melt for application of protective metal coatings in ultrasonic field, method and plant for application of melt - Google Patents
Composition of melt for application of protective metal coatings in ultrasonic field, method and plant for application of melt Download PDFInfo
- Publication number
- RU2105081C1 RU2105081C1 RU97100485A RU97100485A RU2105081C1 RU 2105081 C1 RU2105081 C1 RU 2105081C1 RU 97100485 A RU97100485 A RU 97100485A RU 97100485 A RU97100485 A RU 97100485A RU 2105081 C1 RU2105081 C1 RU 2105081C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- coating
- ultrasonic
- application
- source
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий, может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности при изготовлении теплообменных аппаратов с повышенными требованиями к коррозионной стойкости. The invention relates to the field of deposition of metal coatings, can be used in various industries, in particular in the manufacture of heat exchangers with increased requirements for corrosion resistance.
Широко известны запатентованные составы расплавов из цинка и его сплавов с алюминием, например сплав (в мас.% : 55 Al; 43,4 Zn и 1,6 Si) для нанесения цинкалюминиевых покрытий типа "гальвалюм" на листовой прокат и трубы. The patented compositions of melts of zinc and its alloys with aluminum are widely known, for example, an alloy (in wt.%: 55 Al; 43.4 Zn and 1.6 Si) for applying zinc-aluminum coatings of the "galvalyum" type on sheet metal and pipes.
Традиционно процесс нанесения защитных покрытий из цинка и цинкалюминиевых сплавов осуществляют горячим способом (см.: Цинкование. Справ. изд. Проскуркин Е. В. , Попович В.А., Мороз А.Т. М.: Металлургия, 1988, с. 243). Применяют цинк марок ЦО. Коррозионные испытания в атмосфере SO2 образцов стальных лент с горячецинковым покрытием показали, что потери массы составляют около 0,2 г/дм2 за неделю испытаний. Коррозия в значительной степени обусловлена негомогенностью структуры покрытия и сложной, трудно контролируемой подготовкой поверхности.Traditionally, the process of applying protective coatings of zinc and zinc-aluminum alloys is carried out in a hot way (see: Zinc coating. Reference ed. Proskurkin E.V., Popovich V.A., Moroz A.T. M: Metallurgy, 1988, p. 243 ) Apply zinc brands TSO. Corrosion tests in an SO 2 atmosphere of samples of hot-dip galvanized steel strips showed that the weight loss is about 0.2 g / dm 2 per week of testing. Corrosion is largely due to the inhomogeneity of the coating structure and complex, difficult to control surface preparation.
Другим широко известным покрытием на основе цинкалюминиевого сплава является "гальфан", оптимальный состав сплава которого следующий: в мас.%: 4,7 - 5,2 Al; 0,02 -0,05 La + 0,01 - 0,04 Ce (мишметалл); около 95 Zn. Содержание других элементов (Pb, Cd, Sn, Sb) в сплаве не должно превышать 0,005 мас. % (для каждого из них) (см.: Цинкование. Справ. изд. Проскуркин Е.В., Попович В.А., Мороз А.Е., М.: Металлургия, 1988, с. 243). Another widely known coating based on zinc-aluminum alloy is "galvan", the optimal alloy composition of which is as follows: in wt.%: 4.7 - 5.2 Al; 0.02-0.05 La + 0.01-0.04 Ce (mismetal); about 95 Zn. The content of other elements (Pb, Cd, Sn, Sb) in the alloy should not exceed 0.005 wt. % (for each of them) (see: Galvanizing. Reference ed. Proskurkin E.V., Popovich V.A., Moroz A.E., M .: Metallurgy, 1988, p. 243).
Процесс нанесения осуществляют горячим способом в диапазоне температур 430-500oC с предварительной подготовкой поверхности. Коррозионные испытания в атмосфере SO2 образцов стальных лент с покрытием "гальфан" показали, что потери массы составляют около 0,3 г/дм2 за 10 недель испытаний. Коррозия в значительной степени уменьшена за счет однородной эвтектической структуры покрытия.The application process is carried out hot in the temperature range 430-500 o C with preliminary surface preparation. Corrosion tests in an SO 2 atmosphere of samples of steel strips with a coating "galvanic" showed that the mass loss is about 0.3 g / DM 2 for 10 weeks of testing. Corrosion is significantly reduced due to the uniform eutectic structure of the coating.
Нанесения цинкалюминиевых сплавов при производстве полосового проката с покрытием "гальвалюм" и "гальфан" осуществляют на агрегатах, состав оборудования которых аналогичен применяемому на агрегатах непрерывного горячего цинкования или алюминирования. Deposition of zinc-aluminum alloys in the production of strip products coated with "galvalyum" and "galfan" is carried out on units whose equipment is similar to that used on continuous hot-dip galvanizing or aluminizing units.
Из отечественных запатентованных составов известен расплав аналогичного состава для нанесения защитного покрытия на основе цинка (см. описание изобретения к патенту US 1301320 A3, МКТУ C 23 C 2/06). Состав расплава следующий, в мас.%: 5 - 5,2 Al; 0,016 - 0,05 мишметалла; остальное Zn. From domestic patented compositions known melt of a similar composition for applying a protective coating based on zinc (see the description of the invention to patent US 1301320 A3, MKTU C 23
Процесс нанесения защитного покрытия осуществляли методом горячего цинкования стальных листов в устройстве, подобном ванне непрерывного цинкования. The process of applying a protective coating was carried out by hot-dip galvanizing steel sheets in a device similar to a continuous galvanizing bath.
При использовании указанного расплава покрытие было однородным и не имело дефектов. Коррозионная стойкость покрытия при испытании солевой струей, определяемая как время до появления первых следов ржавчины, составила 900 часов. When using the specified melt, the coating was homogeneous and had no defects. The corrosion resistance of the coating during salt spray testing, defined as the time until the first traces of rust appeared, was 900 hours.
Известны более эффективные способы нанесения защитного покрытия, которые, отличаясь универсальностью, т.е. применимостью к материалам различной физико-химической природы, обеспечивают высокие значения физико-механических характеристик соединений с металлом в заданных условиях эксплуатации. К таким способам следует отнести нанесение и закрепление металлических покрытий на поверхности различных материалов, производимое в ультразвуковых полях. Поиск патентной и технической информации, проведенный в отечественной и зарубежной литературе, показал, что к настоящему времени практически отсутствуют публикации, а следовательно, и работы, в которых с единых позиций рассматривается современное состояние физики и техники ультразвуковой металлизации, что затрудняет реализацию полученных при ее исследовании результатов в промышленности. И тем не менее, к настоящему времени при воздействии ультразвука успешно металлизируются алюминиевые сплавы, ниобий, цирконий, стали и др. Такое широкое применение обусловлено эффективным воздействием ультразвуковых колебаний на все стадии формирования соединений в системе жидкий металл - твердое тело. More effective methods of applying a protective coating are known, which, being universal, i.e. applicability to materials of various physicochemical nature, provide high values of the physicomechanical characteristics of compounds with metal under specified operating conditions. These methods include the application and fixing of metal coatings on the surfaces of various materials, produced in ultrasonic fields. The search for patent and technical information, carried out in domestic and foreign literature, has shown that to date there are practically no publications, and consequently, work in which the current state of physics and technology of ultrasonic metallization is considered from a single point of view, which makes it difficult to implement those obtained during its study results in industry. Nevertheless, to date, under the influence of ultrasound, aluminum alloys, niobium, zirconium, steel, etc. have been successfully metallized. Such widespread use is due to the effective effect of ultrasonic vibrations on all stages of the formation of compounds in the liquid metal – solid system.
Предлагаемый предмет изобретения является одним из способов нанесения покрытий в ультразвуковом поле из расплава, полученного исследовательским путем на созданной опытно-промышленной действующей установке для осуществления этого способа. Установка имеет масштабные параметры и высокую производительность. The proposed subject of the invention is one of the methods of coating in an ultrasonic field from a melt obtained by research on the created experimental industrial operating installation for implementing this method. The installation has large-scale parameters and high performance.
В качестве прототипа способа нанесения покрытия выбран способ, изложенный в статье (Думитраш П.Г., Агранат Б.А. Исследование механизма формирования покрытия при горячей металлизации ниобиевой ленты оловом в ультразвуковом поле. // Тем. сб. научн. тр. МИСиС. Интенсификация технологических процессов в ультразвуковом поле. М.: Металлургия, 1986, с. 98). В прототипе для нанесения защитного покрытия использовали олово, а процесс металлизации ниобиевой ленты осуществляли на установке непрерывного действия, снабженной ультразвуковым блоком, путем перемещения ленты ниобия в расплаве олова через щель в волноводе - в источнике ультразвуковых колебаний в развитой области кавитации, что обеспечивало активацию поверхности ленты. Величина зазора и углов между перемещаемым изделием и источником ультразвуковых колебаний в установке по прототипу не регулировалась, оставаясь постоянной во время всего процесса металлизации. Как показали исследования, толщина оловянного покрытия возрастала с увеличением скорости движения ленты, имея тенденцию снижаться с увеличением температуры расплава, а увеличение скорости движения ленты сопровождалось интенсивным ростом толщины покрытия. Тенденция к достижению постоянной толщины наблюдалась при скорости движения 120 м/ч. Для получения качественных сплошных покрытий, прочно связанных с основой, оптимальные температуры расплава лежали в пределах от 250 до 300oC.As a prototype of the coating method, the method described in the article (Dumitrash P.G., Agranat B.A. Study of the mechanism of coating formation during hot metallization of niobium tape with tin in an ultrasonic field. // Tem. Collection of scientific tr. MISiS. Intensification of technological processes in an ultrasonic field (Moscow: Metallurgy, 1986, p. 98). In the prototype, tin was used for applying a protective coating, and the metallization of the niobium tape was carried out in a continuous installation equipped with an ultrasonic unit by moving the niobium tape in the tin melt through a slot in the waveguide — in the source of ultrasonic vibrations in the developed cavitation area, which ensured the activation of the surface of the tape . The size of the gap and the angles between the moving product and the source of ultrasonic vibrations in the installation of the prototype was not regulated, remaining constant during the entire metallization process. Studies have shown that the thickness of the tin coating increased with an increase in the speed of the tape, tending to decrease with increasing melt temperature, and an increase in the speed of the tape was accompanied by an intensive increase in the thickness of the coating. A tendency to achieve a constant thickness was observed at a speed of 120 m / h. To obtain high-quality continuous coatings, firmly bonded to the base, the optimal melt temperatures ranged from 250 to 300 o C.
Как показали исследования, чрезмерное повышение скорости движения ленты в расплаве, а также сильное снижение температуры расплава сопровождались увеличением неравномерности получаемых покрытий, в том числе и появлением каплевидных образований (наплывов) на поверхности, увеличением разнотолщиности покрытия по длине и периметру ленты. Studies have shown that an excessive increase in the speed of the tape in the melt, as well as a strong decrease in the temperature of the melt, were accompanied by an increase in the unevenness of the resulting coatings, including the appearance of drop-like formations (sagging) on the surface, and an increase in the thickness of the coating along the length and perimeter of the tape.
Оптимальные режимы формирования покрытия по прототипу явились основой для исследования процесса нанесения покрытия по заявляемому способу в расплаве заявляемого состава. The optimal modes of coating formation according to the prototype were the basis for the study of the coating process according to the claimed method in the melt of the claimed composition.
Установка для нанесения металлических покрытий в ультразвуковом поле по прототипу включает следующие конструктивные элементы: катушку отдающую, кронштейн, преобразователь ПМС-15A18, волновод, щуп, термопару, катушку принимающую, милливольтметр, ультразвуковой генератор, частотомер, вольтметр, осциллограф, ванну с расплавом, покрываемое изделие, ванну для флюса, датчик электродинамический. The installation for applying metal coatings in an ultrasonic field according to the prototype includes the following structural elements: a transmitting coil, an arm, a ПМС-15A18 transducer, a waveguide, a probe, a thermocouple, a receiving coil, a millivoltmeter, an ultrasonic generator, a frequency meter, a voltmeter, an oscilloscope, a melt bath covered product, bath for flux, electrodynamic sensor.
К недостаткам такой установки следует отнести то, что ее конструкция не позволяет регулировать зазор между изделием и источником ультразвуковых колебаний - волноводом, что сужает технологические возможности установки и маневренность при нанесении покрытия, кроме того, данная установка предполагает наличие одного источника ультразвуковых колебаний, хотя известны способы возбуждения ультразвуковых колебаний, в которых используют несколько волноводов, но они не решают поставленной задачи (см. Прохоренко П.П., Стойчева И. В. , Деленковский Н.В. Об изменении физико-химических свойств расплавов металлов в ультразвуковом поле. // Адгезия расплавов и пайка материалов. 1979. Вып. 4 с. 22-24). The disadvantages of such an installation include the fact that its design does not allow you to adjust the gap between the product and the source of ultrasonic vibrations - the waveguide, which narrows the technological capabilities of the installation and maneuverability when applying the coating, in addition, this installation requires a single source of ultrasonic vibrations, although methods are known excitation of ultrasonic vibrations in which several waveguides are used, but they do not solve the problem (see Prokhorenko P.P., Stoycheva I.V., Delenkovsky NV On the change in the physicochemical properties of metal melts in an ultrasonic field // Adhesion of melts and soldering of materials. 1979.
Техническое решение задачи - это создание состава расплава и способа его нанесения в целях улучшения качества покрытия, его коррозионной стойкости и адгезионной прочности путем получения более однородной структуры и уменьшения электродного потенциала изделия, а также создание универсальной установки для нанесения металлических покрытий для реализации способа. The technical solution to the problem is to create the composition of the melt and the method of applying it in order to improve the quality of the coating, its corrosion resistance and adhesive strength by obtaining a more uniform structure and reducing the electrode potential of the product, as well as creating a universal installation for applying metal coatings for implementing the method.
Для решения поставленной задачи предлагается. To solve the problem is proposed.
Состав покрытия на основе цинка, содержащий алюминий, в который дополнительно введены титан и ванадий, при следующем соотношении компонентов, в мас.%:
Al - 5,3 - 22;
Ti и Va - 0,05 - 0,4;
Zn - остальное.The composition of the coating based on zinc, containing aluminum, in which titanium and vanadium are additionally introduced, in the following ratio of components, in wt.%:
Al - 5.3-22;
Ti and Va - 0.05 - 0.4;
Zn is the rest.
Способ нанесения покрытия на изделия путем их перемещения в расплаве заявляемого состава между источниками ультразвуковых колебаний, в котором нанесение покрытия ведут при перегреве расплава на 10 -45oC выше температуры плавления, при наложении ультразвукового поля интенсивностью 8 - 10 Вт/см2, при скорости протяжки 1 - 20 м/мин и величине зазора между волноводом и изделием 2,1 - 3,5 мм.The method of coating products by moving them in a melt of the claimed composition between sources of ultrasonic vibrations, in which the coating is carried out when the melt overheats 10 -45 o C above the melting temperature, when applying an ultrasonic field with an intensity of 8 - 10 W / cm 2 at a speed broaches 1 - 20 m / min and the gap between the waveguide and the product is 2.1 - 3.5 mm.
Установка для нанесения металлического покрытия в ультразвуковом поле из расплава, включающая ванну с нагревателями, приборами контроля, регулирования и поддержания температуры, протяжный механизм с подающим и приемным барабанами, магнитострикционный преобразователь с источником ультразвуковых колебаний, генератор, в котором источник ультразвуковых колебаний выполнен по крайней мере в виде двух волноводов. Установка дополнительно снабжена механизмом перемещения, состоящим из ползуна с приводом, выполненными с возможностью регулирования зазора и углов между металлизируемым изделием и волноводами, а также сматывателем и накопителями, и установленным над ванной регулятором толщины покрытия и устойчивом для химико-термической обработки изделия. Installation for applying a metal coating in an ultrasonic field from a melt, including a bath with heaters, temperature control, regulation and maintenance devices, a broaching mechanism with supply and receiving drums, a magnetostrictive transducer with an ultrasonic vibrations source, a generator in which at least an ultrasonic vibrations source in the form of two waveguides. The installation is additionally equipped with a movement mechanism, consisting of a slide with a drive, made with the possibility of adjusting the gap and angles between the metallized product and the waveguides, as well as the rewinder and drives, and a coating thickness regulator installed above the bathtub and resistant to chemical-thermal treatment of the product.
Сопоставительный анализ предлагаемых объектов изобретения и прототипов показал, что отличие заключается в следующем. A comparative analysis of the proposed objects of the invention and prototypes showed that the difference is as follows.
В целях дальнейшего повышения коррозионной стойкости цинкалюминиевого покрытия в него дополнительно вводят титан и ванадий путем контролируемого растворения ультразвуковых волноводов и в процессе нанесения покрытий равномерно распределяют по толщине покрытия. Состав применим для коррозионной защиты как стальных, так и алюминиевых изделий. Коррозионные испытания в атмосфере SO2 образцов стальных лент с покрытием заявляемого состава показали, что потери массы составляют около 0,2 г/дм2 за 10 недель испытаний. Коррозионная стойкость в значительной степени обусловлена гомогенностью структуры покрытия и равномерным распределением легирующих элементов. Нанесение покрытий в ультразвуковом поле на ленты, трубы и проволоку данным составом при режимах, указанных в способе его нанесения, показало повышенную по сравнению с "гальфаном" коррозионную стойкость покрытий.In order to further increase the corrosion resistance of the zinc-aluminum coating, titanium and vanadium are additionally introduced into it by the controlled dissolution of ultrasonic waveguides and are uniformly distributed over the coating thickness during coating. The composition is applicable for corrosion protection of both steel and aluminum products. Corrosion tests in the atmosphere of SO 2 samples of steel strips coated with the claimed composition showed that the weight loss is about 0.2 g / DM 2 for 10 weeks of testing. Corrosion resistance is largely due to the homogeneity of the coating structure and the uniform distribution of alloying elements. The application of coatings in an ultrasonic field to tapes, pipes and wire with this composition under the conditions specified in the method of its application showed increased corrosion resistance of coatings compared to "galvanic".
Покрытие наносят на металлические изделия путем их перемещения через регулируемый зазор между источником ультразвуковых колебаний и изделием и между самыми источниками в расплаве оптимального состава. Процесс ведут при перегреве расплава на 10 - 45oC выше температуры плавления при наложении ультразвукового поля интенсивностью 8 - 10 Вт/см2, при скорости протяжки 1 - 20 м/мин и величине зазора между источником ультразвуковых колебаний и изделием 2,1 - 3,5 мм. Оптимальный состав и технологические режимы нанесения покрытий в ультразвуковом поле в заявляемых объектов изобретения определены экспериментально путем нанесения покрытий на алюминиевые и стальные ленты, трубы, составляющие основу теплообменных аппаратов, и проволоку. Применение состава вне заявляемых пределов показывает, что снижение концентрации титана и ванадия менее 0,05 мас.% не приводит к снижению разности потенциалов покрытия и основы, а повышение концентрации титана и ванадия свыше 0,4 мас.% приводит к увеличению катодной составляющей в покрытии и увеличению коррозионного разрушения соединения. Увеличение концентрации алюминия в цинковой основе свыше 22 мас. % ввиду необходимости перегрева расплава приводит к интенсивному растворению изделий, появлению хрупких промежуточных слоев. Вследствие этого невозможно нанесение покрытия. При концентрации алюминия ниже 5,3 мас.% значительно увеличивается эрозия изделия. При интенсивности колебаний менее 8 Вт/см2 не обеспечивается удовлетворительное смачивание изделия расплавом и его гомогенизация, что приводит к ухудшению адгезионных и электрохимических характеристик покрытия, а увеличение интенсивности колебаний свыше 10 Вт/см2 приводит к эрозионному разрушению изделия.The coating is applied to metal products by moving them through an adjustable gap between the source of ultrasonic vibrations and the product and between the sources in the melt of the optimal composition. The process is carried out when the melt overheats by 10 - 45 o C above the melting temperature when an ultrasonic field with an intensity of 8 - 10 W / cm 2 is applied, with a drawing speed of 1 - 20 m / min and the gap between the source of ultrasonic vibrations and the product 2.1 - 3 5 mm. The optimal composition and technological modes of coating in an ultrasonic field in the claimed objects of the invention are determined experimentally by coating aluminum and steel tapes, pipes that form the basis of heat exchangers, and wire. The use of the composition outside the claimed limits shows that a decrease in the concentration of titanium and vanadium less than 0.05 wt.% Does not lead to a decrease in the potential difference between the coating and the base, and an increase in the concentration of titanium and vanadium over 0.4 wt.% Leads to an increase in the cathode component in the coating and an increase in corrosion failure of the compound. The increase in the concentration of aluminum in zinc based over 22 wt. % due to the need for overheating of the melt leads to intensive dissolution of the products, the appearance of brittle intermediate layers. As a result, coating is not possible. When the concentration of aluminum is below 5.3 wt.% Significantly increases erosion of the product. When the vibration intensity is less than 8 W / cm 2 , satisfactory wetting of the product by the melt and its homogenization is not ensured, which leads to a deterioration in the adhesive and electrochemical characteristics of the coating, and an increase in the vibration intensity above 10 W / cm 2 leads to erosive destruction of the product.
При зазоре между источником ультразвуковых колебаний более 3,5 мм уровень протекания нелинейных эффектов ультразвука - кавитации, акустических течений и изменения свойства расплава недостаточен для интенсификации образования адгезионного соединения, повышения однородности структуры покрытия и улучшения электрохимических характеристик. Наложение ультразвукового поля при зазорах менее 2,1 мм не приводит к существенному улучшению качества служебных свойств покрытия, резко повышая опасность эрозионного разрушения изделия. With a gap between the source of ultrasonic vibrations of more than 3.5 mm, the level of the flow of nonlinear effects of ultrasound - cavitation, acoustic flows and changes in the melt property is insufficient to intensify the formation of an adhesive compound, increase the uniformity of the coating structure and improve the electrochemical characteristics. The application of an ultrasonic field with gaps of less than 2.1 mm does not lead to a significant improvement in the quality of the service properties of the coating, dramatically increasing the risk of erosive destruction of the product.
Перегрев расплава менее 10oC не обеспечивает протекание диффузионных процессов на межфазной границе, необходимых для образования адгезионного соединения и начала смачивания. Перегрев расплава более 45oC не приводит к существенному улучшению смачивания, качества покрытия, увеличению сплошности покрытия. При скорости протяжки менее 1 м/мин усиливается эрозия изделия, при скорости протяжки более 20 м/мин ухудшается качество покрытия, его служебные свойства.Overheating of the melt less than 10 o C does not provide the occurrence of diffusion processes at the interface, necessary for the formation of an adhesive compound and the start of wetting. Overheating of the melt more than 45 o C does not lead to a significant improvement in wetting, coating quality, increase the continuity of the coating. When the broaching speed is less than 1 m / min, the erosion of the product is enhanced, while the broaching speed of more than 20 m / min, the quality of the coating and its service properties are deteriorated.
Наличие в установке для нанесения защитного покрытия механизма перемещения, выполненного в виде ползуна с приводом, обеспечило по сравнению с известной по прототипу регулирование зазоров и углов между изделием и источником ультразвука. Наличие таких конструктивных элементов, как сматыватель, накопители и установленных над ванной регулятора толщины покрытия и устройства для химико-термической обработки, отличает заявляемую конструкцию от прототипа, позволяет модернизировать заявляемую установку, придает ей масштабность, универсальность, мировой технический уровень. Возможность использования нескольких волноводов расширяет номенклатуру применяемых составов расплава для покрытия, так и ассортимент покрываемых изделий по заявляемому способу и, с точки зрения заявителей, может рассматриваться как "ноу-хау" для самостоятельной защиты. The presence in the installation for applying a protective coating of the movement mechanism, made in the form of a slider with a drive, provided in comparison with the prototype known the regulation of gaps and angles between the product and the ultrasound source. The presence of such structural elements as a rewinder, drives and a coating thickness regulator and a device for chemical-heat treatment installed above the bath distinguishes the claimed design from the prototype, allows you to upgrade the claimed installation, gives it scale, versatility, and the world technical level. The possibility of using several waveguides expands the range of melt compositions used for coating, and the range of coated products by the present method and, from the point of view of the applicants, can be considered as "know-how" for self-protection.
Сущность изобретения подтверждается чертежом, где приведена схема установки для нанесения покрытий, а также для наглядности прилагается ксерокопия фотографии установки. The invention is confirmed by the drawing, which shows a diagram of the installation for coating, and also for clarity, a photocopy of the installation photograph is attached.
Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.
Нанесение покрытий на изделия проводили на установке, схема которой приведена на фиг. 1. Coating of the products was carried out in a plant, the circuit of which is shown in FIG. one.
Установка состоит из ванны (1) с нагревателями (2), приборами контроля, регулирования и поддержания температуры (3). Протяженный механизм (4) с подающим (5) и приемным (6) барабанами позволяет плавно изменять скорость движения изделий (11) от 0 до 30 м/мин. Ультразвук вводили в расплав магнитострикционными преобразователями (7) с волноводами (8). Для создания ультразвуковых колебаний применялись ультразвуковые генераторы (9). Зазор между изделием (11) и источником ультразвуковых колебаний (8) и самими источниками, угол ввода ультразвуковых колебаний регулировали механизмами перемещения (10). Для обеспечения нормального хода процесса установка снабжена сматывателем (12) и накопителями (13), регулятором толщины покрытия (14), устройством химико-термической обработки изделия (15). The installation consists of a bath (1) with heaters (2), devices for monitoring, regulating and maintaining temperature (3). The extended mechanism (4) with feed (5) and receiving (6) drums allows you to smoothly change the speed of the products (11) from 0 to 30 m / min. Ultrasound was introduced into the melt by magnetostrictive transducers (7) with waveguides (8). To create ultrasonic vibrations, ultrasonic generators were used (9). The gap between the product (11) and the source of ultrasonic vibrations (8) and the sources themselves, the angle of entry of ultrasonic vibrations was regulated by movement mechanisms (10). To ensure the normal course of the process, the installation is equipped with a rewinder (12) and drives (13), a coating thickness regulator (14), a device for chemical-thermal treatment of the product (15).
Покрытие наносили на стальную ленту по ГОСТ 503-81. Поверхность ленты перед нанесением покрытия должна соответствовать ГОСТ 9.402-80. The coating was applied to a steel strip according to GOST 503-81. The surface of the tape before coating must comply with GOST 9.402-80.
Для приготовления заявляемого состава расплава в ванну загружали расчетное количество составляющих компонентов. Для состава расплава использовали цинк марок ЦО, Ц1, Ц2 по ГОСТ 3640-79, алюминий по ГОСТ 11070-74. Растворением волноводов в расплав дополнительно вводили титан и ванадий. Контроль состава расплава осуществляли микрорентгеноспектральным анализом. To prepare the claimed melt composition, the calculated amount of the constituent components was loaded into the bath. For the composition of the melt, zinc was used in the grades TsO, Ts1, Ts2 in accordance with GOST 3640-79, aluminum in accordance with GOST 11070-74. By dissolving the waveguides, titanium and vanadium were additionally introduced into the melt. The composition of the melt was controlled by X-ray microanalysis.
Работа установки и реализация способа нанесения покрытия в ультразвуковом поле. The operation of the installation and the implementation of the method of coating in an ultrasonic field.
Перед началом работы открывают вентили системы водяного охлаждения магнитострикционных преобразователей (7). Подают питающее напряжение на силовом щите, щите электрическом установки и на генераторах ультразвуковых (9). Выставляют на приборе требуемое значение температуры в ванне (1). Загружают шихту заданного состава. Опускают термопару в защитном кожухе в ванну (1), разогревают ванну до температуры 400-470oC.Before starting work, the valves of the water cooling system of magnetostrictive converters are opened (7). They supply voltage to the power switchboard, the switchboard of the electrical installation, and to the ultrasonic generators (9). Set the required temperature value in the bath (1) on the device. Download the mixture of a given composition. Lower the thermocouple in the protective cover into the bath (1), heat the bath to a temperature of 400-470 o C.
При выходе температуры на режим производят юстировку изделия (11) в зазорах между волноводами (8) с помощью механизмов перемещения (10). Погружным роликом погружают изделие (11), например ленту, а механизмами перемещения (10) волноводы (8) в расплав. Включают протяжный механизм (4) изделия (11), возбуждают ультразвуковые колебания в расплаве. Открывают вентили воздушные, регулятором толщины покрытия (14) добиваются необходимой величины толщины покрытия. Периодически, по мере накопления ленты в накопителе (13), ленту выбирают включением сматывателя (12) и перемоткой на приемный барабан (6). При необходимости ленту обрабатывают в устройстве химико-термической обработки. Приведенное техническое описание работы установки включает использование комплектующих конструктивных элементов установки, описанных в объеме притязания, не изображенных на фиг. 1 из-за усложнения иллюстрации. When the temperature reaches the mode, the product is adjusted (11) in the gaps between the waveguides (8) using the movement mechanisms (10). A product (11), for example a tape, is immersed in a submersible roller, and waveguides (8) are immersed in the melt by means of movement mechanisms (10). The broaching mechanism (4) of the product (11) is turned on, ultrasonic vibrations in the melt are excited. Air valves are opened, by adjusting the coating thickness (14), they achieve the required coating thickness. Periodically, as the tape accumulates in the drive (13), the tape is selected by turning on the rewinder (12) and rewind to the take-up drum (6). If necessary, the tape is processed in a chemical-thermal treatment device. The technical description of the operation of the installation includes the use of components of the structural elements of the installation described in the scope of the claim, not shown in FIG. 1 due to the complexity of the illustration.
Покрытие наносили на алюминиевую (стальную) ленту шириной до 200 мм и толщиной 0,15 мм из перегретого расплава заявленного состава путем протяжки ленты через зазор между волноводами, излучающими ультразвуковые колебания в расплав. Предварительная подготовка поверхности не требовалась. Лента шла в состоянии поставки. При указанных составах и режимах получено равномерное покрытие толщиной около 30 мкм на сторону, однородное по структуре (см. фиг. 2). Другие примеры конкретного выполнения даны в таблицах 1, 2, 3, 4, 5. Аналогичные результаты получены для трубы диаметром до 12 мм и проволоки диаметром до 3 мм. The coating was applied to an aluminum (steel) tape up to 200 mm wide and 0.15 mm thick from an overheated melt of the claimed composition by drawing the tape through the gap between waveguides emitting ultrasonic vibrations into the melt. Preliminary surface preparation was not required. The tape was on delivery. With the indicated compositions and modes, a uniform coating was obtained with a thickness of about 30 μm per side, uniform in structure (see Fig. 2). Other examples of specific performance are given in tables 1, 2, 3, 4, 5. Similar results were obtained for pipes with diameters up to 12 mm and wires with diameters up to 3 mm.
В табл. 1 показаны результаты влияния изменения состава, в табл. 2 - скорости протяжки, в табл. 3 -температуры перегрева, в табл. 4 - зазора, в табл. 5 -интенсивности колебаний на качество покрытий. In the table. 1 shows the results of the effect of changes in composition, in table. 2 - drawing speeds, in table. 3 - overheating temperatures, in table. 4 - the gap in the table. 5-intensity of vibrations on the quality of coatings.
Использование заявляемых технических решений позволяет применять в теплообменных аппаратах, работающих в условиях повышенной коррозии, алюминиевые сплавы и низкоуглеродистые стали. При этом за счет замены меди и др. цветных металлов снижается масса теплообменных аппаратов на 25 - 45%, а их стоимость в 1,7 - 2,5 раза. Универсальность предлагаемых технических решений позволила расширить ассортимент обрабатываемых изделий для различных отраслей промышленности, создать основу для использования этих решений в технологических линиях и рассматривать их как "зонтичные" изобретения. The use of the claimed technical solutions allows the use in aluminum heat exchangers operating in conditions of increased corrosion, aluminum alloys and low carbon steels. At the same time, due to the replacement of copper and other non-ferrous metals, the mass of heat exchangers is reduced by 25–45%, and their cost is 1.7–2.5 times. The universality of the proposed technical solutions allowed us to expand the range of processed products for various industries, to create the basis for the use of these solutions in technological lines and to consider them as “umbrella” inventions.
Claims (2)
Ti и Va 0,05 0,4
Zn Остальное
2. Способ нанесения металлического покрытия в ультразвуковом поле из расплава на изделия путем их перемещения в расплаве через щель в источнике ультразвуковых колебаний, отличающийся тем, что нанесение покрытия ведут при перегреве расплава на 10 45oС выше температуры плавления, при наложении ультразвукового поля интенсивностью 8 10 Вт/см2, при скорости протяжки 1 20 м/мин и величине зазора между изделием и источником ультразвуковых колебаний 2,1 3,5 мм.Al 5.3 22
Ti and Va 0.05 0.4
Zn Else
2. The method of applying a metal coating in an ultrasonic field from the melt to the products by moving them in the melt through the gap in the source of ultrasonic vibrations, characterized in that the coating is carried out when the melt overheats at 10 45 o above the melting temperature, when applying an ultrasonic field of intensity 8 10 W / cm 2 , with a pulling speed of 1 20 m / min and the gap between the product and the source of ultrasonic vibrations of 2.1 to 3.5 mm
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97100485A RU2105081C1 (en) | 1997-01-15 | 1997-01-15 | Composition of melt for application of protective metal coatings in ultrasonic field, method and plant for application of melt |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97100485A RU2105081C1 (en) | 1997-01-15 | 1997-01-15 | Composition of melt for application of protective metal coatings in ultrasonic field, method and plant for application of melt |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2105081C1 true RU2105081C1 (en) | 1998-02-20 |
| RU97100485A RU97100485A (en) | 1998-05-20 |
Family
ID=20189028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97100485A RU2105081C1 (en) | 1997-01-15 | 1997-01-15 | Composition of melt for application of protective metal coatings in ultrasonic field, method and plant for application of melt |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2105081C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572115C1 (en) * | 2014-12-08 | 2015-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Method of corrosion protection of surface of steels and alloys |
-
1997
- 1997-01-15 RU RU97100485A patent/RU2105081C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Тематический сборник научных трудов МИСиС. Интенсификация технологических процессов в ультразвуковом поле. - М.: Металлургия, 1986, с.98. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572115C1 (en) * | 2014-12-08 | 2015-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Method of corrosion protection of surface of steels and alloys |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2016162982A1 (en) | Zn-Al-Mg-PLATED STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING Zn-Al-Mg-PLATED STEEL SHEET | |
| CA2358442C (en) | Plated steel wire with high corrosion resistance and excellent workability, and process for its manufacture | |
| BRPI0907447B1 (en) | HOT DIP COATING METHOD FOR FORMING A CORROSION RESISTANT Al-Zn-Si-Mg ALLOY COATING ON A STEEL STRIP | |
| KR20210014759A (en) | Metal coated steel strip | |
| JP2001355055A (en) | HOT DIP Zn-Al-Mg-Si PLATED STEEL EXCELLENT IN CORROSION RESISTANCE OF UNCOATED PART AND COATED EDGE FACE PART | |
| Luo et al. | Enhanced corrosion resistance properties of Fe–Al–Cr laser cladding coatings on 1045 carbon steel substrates | |
| Lu et al. | Effect of Y2O3 on microstructural characteristics and wear resistance of cobalt‐based composite coatings produced on TA15 titanium alloy surface by laser cladding | |
| Lekbir et al. | Effect of immersion time and cooling mode on the electrochemical behavior of hot-dip galvanized steel in sulfuric acid medium | |
| JP7044998B2 (en) | Fused Zn-Al-based plated steel sheet and its manufacturing method | |
| RU2105081C1 (en) | Composition of melt for application of protective metal coatings in ultrasonic field, method and plant for application of melt | |
| JP2020504237A (en) | Alloy-plated steel excellent in corrosion resistance and surface quality and method for producing the same | |
| JP2804167B2 (en) | Alloyed hot-dip galvanized steel sheet excellent in workability and method for producing the same | |
| JP2758707B2 (en) | Thermal spray coating for hot dip galvanizing bath | |
| Ehrich et al. | Effect of Mg and Si content in aluminum alloys on friction surfacing processing behavior | |
| JP3385970B2 (en) | Manufacturing method of galvannealed steel sheet with excellent surface appearance | |
| Narsimhachary et al. | Corrosion behavior of laser-brazed surface made by joining of AA6082 and galvanized steel | |
| JP4867453B2 (en) | Adhesion amount control device for continuous molten metal plating | |
| RU2379374C2 (en) | STEEL MATERIAL COATED BY Zn-Al ALLOY BY METHOD OF HOT IMMERSION, WITH EXCELLENT WORKABILITY BY BENDING AND METHOD OF ITS RECEIVING | |
| Singh et al. | Plating microstructure control by ultrasonic application to hot-dip galvanizing | |
| Raut et al. | Study the effect of aluminum variation on hardness & aluminum loss in zn-al alloy | |
| Zhu et al. | Effect of rare earth content on microstructure and corrosion resistance of hot-dip Zn–5Al alloy coated steel wire for bridge cables | |
| JP2011089185A (en) | Method for manufacturing hot dip galvanized steel sheet | |
| JP2841898B2 (en) | Alloyed hot-dip galvanized steel sheet with excellent surface smoothness | |
| JP2962973B2 (en) | Hot dip galvanizing equipment materials | |
| JP2005290418A (en) | HOT-DIP Al-Zn ALLOY PLATED STEEL SHEET SUPERIOR IN PRESS FORMABILITY, AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |