RU2312827C1 - Protective technological cover for steel and alloy - Google Patents

Protective technological cover for steel and alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2312827C1
RU2312827C1 RU2006122438/03A RU2006122438A RU2312827C1 RU 2312827 C1 RU2312827 C1 RU 2312827C1 RU 2006122438/03 A RU2006122438/03 A RU 2006122438/03A RU 2006122438 A RU2006122438 A RU 2006122438A RU 2312827 C1 RU2312827 C1 RU 2312827C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
mgo
protective
steels
alloys
Prior art date
Application number
RU2006122438/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Станислав Сергеевич Солнцев (RU)
Станислав Сергеевич Солнцев
Валентина Алексеевна Розененкова (RU)
Валентина Алексеевна Розененкова
Надежда Алексеевна Миронова (RU)
Надежда Алексеевна Миронова
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ")
Priority to RU2006122438/03A priority Critical patent/RU2312827C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2312827C1 publication Critical patent/RU2312827C1/en

Links

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

FIELD: protective materials.
SUBSTANCE: invention relates to protective technological covers for protection of steels and alloys in technological heat and thermal and mechanical treatment by pressure in the process for manufacturing articles. Proposed protective technological covers for steels and alloys comprises the following components, wt.-%: SiO2, 23-55; MgO, 6.5-20.0; Na2O, 0.5-6.5; 3 CaO x Al2O3, 1,5-8.0; MgO x ZrO2, 0.5-2.5; Al2O3 x MgO, 1.0-1.5, and Al2O3, the balance. Invention provides decreasing cohesive of cover to steels and alloys and increasing temperature resistance up to 11000C.
EFFECT: improved and valuable properties of cover.
2 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к технике производства силикатных материалов, которые могут быть использованы как защитные покрытия от окисления при технологических нагревах в процессе получения высококачественных деталей и полуфабрикатов из сталей и сплавов при термической и термомеханической обработке давлением в машиностроении и в народном хозяйстве.The invention relates to techniques for the production of silicate materials, which can be used as protective coatings against oxidation during technological heating in the process of obtaining high-quality parts and semi-finished products from steels and alloys during thermal and thermomechanical pressure treatment in mechanical engineering and in the national economy.

Известно защитное покрытие для композиционных материалов следующего химического состава, мас.%:Known protective coating for composite materials of the following chemical composition, wt.%:

SiO2 SiO 2 10-3010-30 Al2O3 Al 2 O 3 3-203-20 CaOCao 8-128-12 MgOMgO 0,5-50.5-5 В2O3 B 2 O 3 3-123-12 Na2ONa 2 O 0,1-0,40.1-0.4 K2OK 2 O 0,1-0,20.1-0.2 ВаОWow 3-113-11 MoSi2 MoSi 2 32-7032-70

Патент РФ №2190584RF patent №2190584

Недостатком известного покрытия является высокое сцепление к защищаемым металлам.A disadvantage of the known coating is the high adhesion to the protected metals.

Известно также защитное покрытие для сталей и сплавов следующего химического состава, мас.%:A protective coating is also known for steels and alloys of the following chemical composition, wt.%:

SiO2 SiO 2 40-7540-75 Al2O3 Al 2 O 3 6-186-18 CaOCao 4-114-11 MgOMgO 1-41-4 В2O3 B 2 O 3 5-155-15 Na2ONa 2 O 0,5-10.5-1 K2OK 2 O 0,3-30.3-3 ВаОWow 5-105-10 Al2O3·3SiO2 Al 2 O 3 · 3 SiO 2 2-72-7

Патент РФ №2151110RF patent №2151110

Недостатком известного покрытия является высокое сцепление с металлической подложкой и низкая вязкость покрытия.A disadvantage of the known coating is its high adhesion to the metal substrate and the low viscosity of the coating.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является защитное покрытие преимущественно для титановых сплавов следующего химического состава, мас.%:The closest analogue taken as a prototype is a protective coating mainly for titanium alloys of the following chemical composition, wt.%:

SiO2 SiO 2 28-5028-50 MgOMgO 1-41-4 Na2ONa 2 O 1-61-6 3СаО·Al2О3 3СаО · Al 2 О 3 0,1-0,50.1-0.5 Al2О3 Al 2 About 3 5-155-15 ВаОWow 3-123-12 CaOCao 1-61-6 В2O3 B 2 O 3 14-4514-45 K2OK 2 O 1-41-4 2CaO·SiO2 2CaO SiO 2 0,1-0,50.1-0.5

Патент РФ №2151111RF patent №2151111

Недостатком прототипа является высокое сцепление защитного технологического покрытия к поверхности стальных деталей и заготовок после проведения термической обработки и низкая вязкость покрытий при рабочих температурах до 1100°С. При изготовлении готовых деталей оставшееся защитное технологическое покрытие вследствие высокого сцепления к поверхности заготовок необходимо удалить механической или химической обработкой. Низкая вязкость покрытия сопровождается нежелательным взаимодействием покрытия с поверхностью образца конструкционной стали.The disadvantage of the prototype is the high adhesion of the protective technological coating to the surface of steel parts and workpieces after heat treatment and low viscosity coatings at operating temperatures up to 1100 ° C. In the manufacture of finished parts, the remaining protective technological coating due to high adhesion to the surface of the workpieces must be removed by mechanical or chemical treatment. The low viscosity of the coating is accompanied by an undesirable interaction of the coating with the surface of the structural steel sample.

Технической задачей изобретения является создание защитного технологического покрытия, обладающего пониженным сцеплением к сталям и сплавам и повышенной температуроустойчивостью до 1100°С.An object of the invention is the creation of a protective technological coating with reduced adhesion to steels and alloys and high temperature resistance up to 1100 ° C.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложено защитное технологическое покрытие для сталей и сплавов, включающее SiO2, MgO, Na2O, 3СаО·Al2O3, Al2О3, которое дополнительно содержит MgO·ZrO2, Al2O3·MgO при следующем соотношении компонентов, мас.%:The stated technical problem is achieved by the fact that a protective technological coating is proposed for steels and alloys, including SiO 2 , MgO, Na 2 O, 3CaO · Al 2 O 3 , Al 2 O 3 , which additionally contains MgO · ZrO 2 , Al 2 O 3 · MgO in the following ratio of components, wt.%:

SiO2 SiO 2 23-5523-55 MgOMgO 6,5-206.5-20 Na2ONa 2 O 0,5-6,50.5-6.5 3СаО·Al2О3 3СаО · Al 2 О 3 1,5-8,01,5-8,0 MgO·ZrO2 MgO · ZrO 2 0,5-2,50.5-2.5 Al2O3·MgOAl 2 O 3 MgO 1-1,51-1.5 Al2O3 Al 2 O 3 остальноеrest

Авторами экспериментально установлено, что введение MgO·ZrO2 и Al2O3·MgO в покрытие, а также регламентированное содержание и соотношение заявленных компонентов снизило сцепление покрытия с поверхностью деталей и заготовок из сталей и сплавов, например, ВКС12, 30ХГСНА,ВТ6 и повысило температуроустойчивость покрытия до 1100°С.The authors experimentally established that the introduction of MgO · ZrO 2 and Al 2 O 3 · MgO into the coating, as well as the regulated content and ratio of the claimed components, reduced the adhesion of the coating to the surface of parts and workpieces made of steels and alloys, for example, VKS12, 30KHGSNA, VT6 and increased temperature resistance of the coating up to 1100 ° C.

Рентгеноструктурный анализ предлагаемого защитного покрытия показал, что в процессе технологических нагревов на поверхности образуются температуроустойчивые, керамические, кристаллические фазы 2Al2O3·MgO и CaO·2MgO, обеспечивающие снижение сцепления покрытия с поверхностью деталей и заготовок и повышение температуроустойчивости покрытия до 1100°С.X-ray diffraction analysis of the proposed protective coating showed that in the process of heating on the surface temperature-stable, ceramic, crystalline phases 2Al 2 O 3 · MgO and CaO · 2MgO are formed, which provide a reduction in the adhesion of the coating to the surface of parts and workpieces and increase the temperature resistance of the coating to 1100 ° С.

Примеры осуществленияExamples of implementation

Пример 1.Example 1

Для приготовления шликера защитного покрытия компоненты покрытия в соответствующих мас.%: SiO2 - 23, MgO - 20, Na2O - 6,5, 3СаО·Al2О3 - 8, MgO·ZrO2 - 0,5, Al2O3·MgO - 1, Al2O3 - 41, помещали в фарфоровый барабан с алундовыми шарами в соотношении 1:1,5, затем в барабан добавляли 100 мл водопроводной воды. Размол и перемешивание компонентов проводили в течение 24 часов на шаровой мельнице. Готовый шликер покрытия выгружали в полиэтиленовую емкость, проводили старение шликера, затем замеряли вязкость шликера вискозиметром В3246 и из краскораспылителя наносили на образцы сталей ВКС12, ЗОХГСНА и сплава ВТ6. Вязкость шликера покрытия составляла 19 с, толщина покрытия 0,5 мм. Образцы с покрытием подвергали сушке при 20°С и затем проводили термическую обработку.To prepare the slip of the protective coating, the coating components in the corresponding wt.%: SiO 2 - 23, MgO - 20, Na 2 O - 6,5, 3СаО · Al 2 О 3 - 8, MgO · ZrO 2 - 0,5, Al 2 O 3 · MgO - 1, Al 2 O 3 - 41, was placed in a porcelain drum with alundum balls in a ratio of 1: 1.5, then 100 ml of tap water was added to the drum. Grinding and mixing of the components was carried out for 24 hours in a ball mill. The finished slip slip was discharged into a polyethylene container, the slip was aged, then the viscosity of the slip was measured with a В3246 viscometer and, from a spray gun, were applied to samples of steel ВКС12, ЗОХГСНА and alloy VT6. The viscosity of the coating slip was 19 s, and the coating thickness was 0.5 mm. Coated samples were dried at 20 ° C and then heat treated.

Примеры 2, 3, 4 получения защитных покрытий осуществляли аналогично примеру 1.Examples 2, 3, 4 of obtaining protective coatings were carried out analogously to example 1.

Составы предлагаемых защитных покрытий и их свойства приведены в таблицах 1, 2.The compositions of the proposed protective coatings and their properties are shown in tables 1, 2.

Сцепление предлагаемого защитного покрытия к поверхности сталей ВКС12, ЗОХГСНА и сплава ВТ6 определялось по площади скола в% и по внешнему виду образцов после проведения технологических нагревов.The adhesion of the proposed protective coating to the surface of the VKS12, ZOKHGSNA and VT6 alloy steels was determined by the cleavage area in% and by the appearance of the samples after technological heating.

Вязкость покрытия определялась методом вдавливания иглы в покрытие под нагрузкой 5 г при постепенном нагревании образца с покрытием. Подъем температуры в печи осуществлялся 5°С в минуту.The viscosity of the coating was determined by pressing a needle into the coating under a load of 5 g with gradual heating of the coated sample. The temperature in the furnace was raised at 5 ° C per minute.

По глубине проникновения иглы в покрытие по диаграмме вязкости рассчитывалась вязкость покрытия.From the depth of penetration of the needle into the coating, the viscosity of the coating was calculated from the viscosity diagram.

Из таблицы 2 видно, что окисляемость сталей ВКС12, 30ХГСНА и ВТ6 с предлагаемым покрытием при температурах 850°С, 1100°С меньше в 10 и 27 раз соответственно, на стали ВКС12, на стали ЗОХГСНА в 20 и 30 раз, на сплаве ВТ6 в 3, 5 и 4, 2 раз по сравнению с покрытием-прототипом.From table 2 it can be seen that the oxidizability of VKS12, 30KhGSNA and VT6 steels with the proposed coating at temperatures of 850 ° C, 1100 ° C is 10 and 27 times less, respectively, on VKS12 steel, 20 and 30 times on ZOKHGSNA steel, and on VT6 alloy 3, 5 and 4, 2 times compared with the coating of the prototype.

Вязкость предлагаемого покрытия при температурах 850°С, 1100°С в 2 раза выше по сравнению с покрытием-прототипом. Площадь скола защитного покрытия с поверхности образцов после технологических нагревов и охлаждения составляет 100%.The viscosity of the proposed coating at temperatures of 850 ° C, 1100 ° C is 2 times higher compared to the coating of the prototype. The area of cleavage of the protective coating from the surface of the samples after technological heating and cooling is 100%.

Таким образом предлагаемое покрытие обеспечивает защиту конструкционных сталей и титановых сплавов от окисления при длительных нагревах до 1100°С и обладает низким сцеплением к поверхности защищаемых сталей и сплавов.Thus, the proposed coating protects structural steels and titanium alloys from oxidation during prolonged heating up to 1100 ° C and has a low adhesion to the surface of the protected steels and alloys.

Применение предлагаемого защитного технологического покрытия позволит получить качественную поверхность металлических деталей и заготовок при нагревах в обычных печах вместо печей с контролируемой атмосферой, обеспечить стабильные механические свойства, снизить трудоемкость и энергоемкость производства деталей и полуфабрикатов.The application of the proposed protective technological coating will allow to obtain a high-quality surface of metal parts and workpieces when heated in conventional furnaces instead of furnaces with a controlled atmosphere, to ensure stable mechanical properties, reduce the complexity and energy consumption of the production of parts and semi-finished products.

Таблица №1Table number 1 Номера составов покрытий Coating Composition Numbers Компоненты, мас.%Components, wt.% SiO2 SiO 2 MgOMgO Na2ONa 2 O 3СаО·Al2O3 3CaO · Al 2 O 3 MgO·ZrO2 MgO · ZrO 2 Al2O3·MgOAl 2 O 3 MgO 2CaO·SiO2 2CaO SiO 2 K2OK 2 O BaOBao В2O3 B 2 O 3 CaOCao Al2О3 Al 2 About 3 ПредлагаемоеProposed                         1one 2323 20twenty 6,56.5 88 0,50.5 1one -- -- -- -- -- ост.rest 22 5555 6,56.5 0,50.5 1,51,5 2,52,5 1,51,5 -- -- -- -- -- "-""-" 33 30thirty 1010 55 55 1,751.75 0,750.75 -- -- -- -- -- "-""-"               -- -- -- --   "-""-" ПрототипPrototype 2828 1one 1one 0,50.5 -- -- 0,50.5 1one 1212 4545 66 55

Таблица №2 Table number 2 Номера составов покрытийCoating Composition Numbers Окисляемость сталей ВКС12, 30ХГСНА, г/см2 Oxidation of steel VKS12, 30HGSNA, g / cm 2 Сцепление покрытия после нагрева, охлаждения воздуха, площадь скола%Coating adhesion after heating, air cooling, chip area% Внешний вид покрытия после испытания и охлаждения воздухаAppearance of the coating after testing and air cooling Вязкость покрытия η(пуаз)Coating viscosity η (Poise) Температура нагрева при выдержке 5 часов, °СHeating temperature for 5 hours, ° С 850850 400400 850850 11001100 850850 11001100 850850 1100 1100 Предлагаемое покрытие на сталь ВКС12The proposed coating on steel BKS12                 1one 0,20.2 0,30.3 100one hundred 100one hundred Покрытие скололось Поверхность без следов окисленияThe coating cleaved Surface without any signs of oxidation 108 10 8 106 10 6 22 0,20.2 0,30.3 100one hundred 100one hundred 108 10 8 106 10 6 33 0,20.2 0,30.3 100one hundred 100one hundred 108 10 8 106 10 6 Предлагаемое покрытие на сталь 30ХГСНАThe proposed coating on steel 30HGSNA                 1one 0,10.1 0,20.2 100one hundred 100one hundred Покрытие скололось. Поверхность без следов окисленияThe coating cleaved. Surface free of oxidation 108 10 8 106 10 6 22 0,10.1 0,20.2 100one hundred 100one hundred 108 10 8 106 10 6 33 0,10.1 0,20.2 100one hundred 100one hundred 108 10 8 106 10 6 Предлагаемое покрытие на сплав ВТ6The proposed coating on alloy VT6               1one 0,20.2 0,60.6 100one hundred 100one hundred Покрытие скололось. Поверхность без следов окисленияThe coating cleaved. Surface free of oxidation 108 10 8 108 10 8 22 0,20.2 0,60.6 100one hundred 100one hundred 108 10 8 108 10 8 33 0,20.2 0,60.6 100one hundred 100one hundred 108 10 8 108 10 8 Покрытие-прототип на сталь ВКС 12Prototype coating for steel VKS 12 22 88 00 00 Покрытие не скалывается. Под покрытием окалина.The coating does not peel off. Under the scale. 104 10 4 103 10 3 Покрытие-прототип на сталь 30ХГСНА Prototype coating for steel 30HGSNA 22 66 00 00 Покрытие не скалывается. Под покрытием окалина.The coating does not peel off. Under the scale. 104 10 4 103 10 3 Покрытие-прототип на сплав ВТ6Prototype coating for VT6 alloy 0,70.7 1,41.4 00 00 Покрытие не скалывается. Под покрытием окалина.The coating does not peel off. Under the scale. 104 10 4 103 10 3

Claims (1)

Защитное технологическое покрытие для сталей и сплавов, включающее SiO2, MgO, Na2O, 3СаО·Al2О3, Al2O3, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит MgO·ZrO2, Al2O3·MgO при следующем соотношении компонентов, мас.%: SiO2 - 23-55; MgO - 6,5-20; Na2O - 0,5-6,5; 3СаО·Al2O3 - 1,5-8,0; MgO·ZrO2 - 0,5-2,5; Al2O3·MgO - 1-1,5; Al2О3 - остальное.Protective technological coating for steels and alloys, including SiO 2 , MgO, Na 2 O, 3CaO · Al 2 O 3 , Al 2 O 3 , characterized in that it additionally contains MgO · ZrO 2 , Al 2 O 3 · MgO in the following the ratio of components, wt.%: SiO 2 - 23-55; MgO - 6.5-20; Na 2 O - 0.5-6.5; 3CaO · Al 2 O 3 - 1.5-8.0; MgO · ZrO 2 - 0.5-2.5; Al 2 O 3 · MgO - 1-1.5; Al 2 About 3 - the rest.
RU2006122438/03A 2006-06-26 2006-06-26 Protective technological cover for steel and alloy RU2312827C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006122438/03A RU2312827C1 (en) 2006-06-26 2006-06-26 Protective technological cover for steel and alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006122438/03A RU2312827C1 (en) 2006-06-26 2006-06-26 Protective technological cover for steel and alloy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2312827C1 true RU2312827C1 (en) 2007-12-20

Family

ID=38917167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006122438/03A RU2312827C1 (en) 2006-06-26 2006-06-26 Protective technological cover for steel and alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2312827C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530283C1 (en) * 2013-09-09 2014-10-10 Алина Дмитриевна Ильина Protective coating for steels and alloys
RU2581425C1 (en) * 2015-04-01 2016-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Protective technological coating

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БРАГИНА Л.Л. Технология эмали и защитных покрытий. - Харьков: НТУ «ХПИ», 2003, 484 с., с.372-385. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530283C1 (en) * 2013-09-09 2014-10-10 Алина Дмитриевна Ильина Protective coating for steels and alloys
RU2581425C1 (en) * 2015-04-01 2016-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Protective technological coating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. SiO2–Al2O3–glass composite coating on Ti–6Al–4V alloy: oxidation and interfacial reaction behavior
CN105063409B (en) Silver alloy and method for preparing high-temperature transparent enamel decorating silver jewelry by using silver alloy
Zheng et al. Solid-state reaction studies in Al2O3–TiO2 system by diffusion couple method
Xiao et al. Oxidation protection of commercial-purity titanium by Na2O–CaO–SiO2 and Na2O–CaO–Al2O3–SiO2 glass–ceramic coatings
CA2663136C (en) Process for the preparation of ceramic glass material in the form of sheets, sheets thus obtained and use thereof
RU2312827C1 (en) Protective technological cover for steel and alloy
Abo-Mosallam et al. Crystallization behavior and properties of fluorcanasite–lithium disilicate glasses for potential use in dental application
Margha et al. Crystallization behaviour and hardness of glass ceramics rich in nanocrystals of ZrO2
Fan et al. Study on the oxidation resistance and tribological behavior of glass lubricants used in hot extrusion of commercial purity titanium
RU2415967C2 (en) Procedure for covering work pieces out of metals and alloys with protective coating
CN101519742A (en) Formula and production process of aluminum-strontium intermediate alloy ingot
Chen et al. Glass–alumina composite coatings for high temperature corrosion protection. Part I: Effect of crystallization and interfacial reaction on the thermo-physical properties
BE901321A (en) GLASSY EMAILS.
RU2533509C1 (en) Protective coating for steels and alloys
RU2471751C1 (en) Method of producing protective coating and composition of protective coating mixture
RU2530283C1 (en) Protective coating for steels and alloys
RU2317954C1 (en) Protective operational coating for beryllium
RU2544205C1 (en) Protecting technological coating
RU2190584C2 (en) Protecting covering
RU2581425C1 (en) Protective technological coating
CN109666315A (en) The guard method of coating composition, coating, coating and platinum channel
RU2345963C1 (en) Protective technical coating for steel and alloys
CN104402226B (en) A kind of preparation method of zirconium based high-temp-resistant composite ceramics coating
RU2379238C1 (en) Protective technological coating
RU2379239C1 (en) Protective technological coating