Жаростойкое ситалловое покрытие для нихромовых сталей и сплавов - RU2209787C1

Код документа: RU2209787C1

Описание

Изобретение относится к области синтеза жаростойких покрытий для защиты нихромовых сплавов и сталей от газовой коррозии, в частности электронагревателей и деталей обжигового инструмента при производстве эмалированных изделий.

Известна стеклокристаллическая эмаль для жаростойкого покрытия, предназначенного для защиты от высокотемпературной коррозии нихромовых сплавов (А. с. 1805101) состава, мас.%:
SiО2 - 34,63-45,16
BaO - 1,64-2,74
СаО - 7,26-11, 50
MgO - 1,52-2,27
К2O - 0,10-6,90
Li2O - 2,74-8,32
Аl2O3 - 26,60-29,25
TiO2 - 4,54-10, 38
Na2O - 0,81-3,64
Недостатком покрытия является то, что в качестве добавки на помол вводится Сr2O3, который при эксплуатации сублимирует из покрытия. При этом Сr2О3, реагируя с белым или светлым эмалевым покрытием изделий, способствует образованию цветных пятен на их поверхности, вызывая тем самым брак изделий.

Наиболее близким к изобретению является жаростойкое покрытие (Патент 2163897) для защиты жаропрочных никелевых сплавов от разрушения под действием газовой коррозии высокоскоростного потока горячих газов, состава, мас.%:
SiO2 - 38,0-52,6
Аl2О3 - 18,0-20,0
MgO - 0,9-2,0
СаО - 3,5-7,5
BaO - 7,0-9,0
TiO2 - 2, 5-4,0
В2O3 - 6,0-7,5
Сr2O3 - 4,0-5,5
Минеральное комплексное соединение - 5,5-6,5
Состав минерального комплексного соединения на основе SiO2, мас.%:
SiO2 - 56,25-58,5
Аl2O3 - 34,30-35,10
MgO - 1,0-1,1
СаО - 1, 0-1,2
К2O - 2,5-2,6
Na2O - 0,6-0,7
SO3 - 0,15-0,25
TiO2 - 1,6-1,8
2O3 - 0,8-1,0
SiB4 - 18,0-21
Недостатком этого покрытия является высокая температура обжига покрытия при его нанесении на нихром. Так как нихром, например, марки Х20Н80 уже при 1180-1200oС претерпевает структурные изменения, то температура защитных покрытий для него должна быть не выше 1100-1150oС. Кроме того, в составе покрытия содержится Сr2O3, который при эксплуатации сублимирует из покрытия. При этом Сr2О3, реагируя с белым или светлым эмалевым покрытием изделий, способствует образованию цветных пятен на их поверхности, вызывая тем самым брак изделий.

Задачей данного изобретения является снижение температуры обжига покрытия без ухудшения его термомеханических свойств при эксплуатации, а также удешевление технологии производства покрытий.

Данная задача решена путем введения в шихту стекломатрицы покрытия глиноземсодержащих отходов металлургической промышленности, а также оксидов Li2O, ZnO, что несколько снижает тугоплавкость жаростойкой стекломатрицы на 100oС.

Состав покрытия выражается следующим соотношением компонентов, мас.%:
стекломатрица:
SiO2 - 15,10-55,00
CaO - 3,00-12,00
BaO - 1,00-4,50
ZnO - 1,00-9,00
ТiO2 - 4, 00-10,00
Li2O - 3,50-10,00
Отходы - 18,50-47,40
состав отходов, мас.%:
SiO2 - 15,14
Al2O3 - 72,23
2O3 - 1,95
CaO - 1,77
MgO - 5,55
TiO2 - 0,32
MnO - 0,052
К2O - 2,22
Na2O - 1,59
добавки на помол, мас.%:
Глина - 2,5-8,5
Н3ВО3 - 0,005-0,05
СоО - 1,0-6,0
Вода - 40-50% от сухой смеси компонентов
Покрытие имеет серо-зеленый цвет, высокие термомеханические свойства, температура формирования покрытия на поверхности нихромовой стали и сплавов составляет 950-1000oС.

Для достижения высоких показателей термомеханических свойств в состав стекломатрицы вводятся Li2O, ZnO и отходы с высоким содержанием Аl2O3, что обеспечивает формирование мелкозернистой объемной микрокристаллизации стекла. При этом удается снизить температуру формирования покрытия до 950-1000oС, что благоприятно для эксплуатации нихромовых сталей и сплавов марок Х20Н80.

Для повышения прочности сцепления в системе нихром-покрытие в качестве добавки на помол вводится СоО.

Для улучшения реологических свойств в качестве добавок в состав шликера вводятся борная кислота и глина Часов-Ярского месторождения.

Пример 1.

Стекломатрица данного покрытия может быть получена смешением сырьевых компонентов в указанном соотношении с учетом химического состава отходов. Синтез стекломатрицы осуществляется в электрической печи с силлитовыми нагревателями непосредственно в алундовых тиглях при температуре 1250-1300oС. Время выдержки стекломассы при температуре синтеза составляет 2,5-3 ч. Выливается стекло в жаростойкие металлические желоба и остывает. Охлажденное стекло и добавки на помол подвергаются измельчению до полного прохождения через сито 10000 отв/см2. Составляется шликер согласно его составу, наносится на нихром, сушится при температуре 150oС, обжиг осуществляется при температуре 1000oС. Для испытания взята композиция, мас.%:
стекломатрица:
SiO2 - 34,80
СаО - 7,10
Li2O - 5,90
ТiO2 - 4,50
BaO - 4,20
ZnO - 3,50
Отходы - 40,00
состав отходов, мас.%:
SiO2 - 6,00
Аl2 О3 - 28,67
2O3 - 0,77
CaO - 0,70
MgO - 2,20
TiO2 - 0,13
MnO - 0,02
K2O - 0,88
Na2O - 0,63
добавки на помол, сверх 100%:
Глина - 4,5
Н3ВО3 - 0,005
СоО - 2,0
Вода - 45% от веса сухой смеси стекломатрицы с добавками
Полученное покрытие имеет серо-зеленый цвет. Испытание образца на 180 (ГОСТ 24405 - 80) позволяет присвоить покрытию 3 балла (20- 30% скола). Термостойкость покрытия составляет 10 термоударов 1000oС - вода при комнатной температуре - ТКЛР (температурный коэффициент линейного расширения) равен 110•10-7К-1.

Температура синтеза покрытия 970-1000oС.

Пример 2.

Стекломатрица:
SiO2 - 15,10
СаО - 12,00
Li2O - 10,00
TiO2 - 10,00
BaO - 4,50
ZnO - 1,00
Отходы - 47,40
состав отходов, мас.%:
SiO2 - 7,12
Аl2O3 - 33,95
2O3 - 0, 92
СаО - 0,83
MgO - 2,61
TiO2 - 0,15
MnO - 0,02
K2O - 1,04
Na2O - 0,76
добавки на помол, сверх 100%:
Глина - 5,00
Н3ВО3 - 0,01
СоО - 5,0
Вода - 50% от веса сухой смеси стекломатрицы с добавками
Полученное покрытие имеет серо-зеленый цвет. Прочность сцепления очень высокая - 5 баллов, около 1% сколов. Термостойкость составляет свыше 80 теплосмен. ТКЛР - 125•10-7K-1.

Температура синтеза покрытия - 1000oС.

Пример 3.

Стекломатрица:
SiO2 - 55,00
СаО - 3, 00
Li2O - 3,50
ТiO2 - 10,00
ВаО - 1,00
ZnO - 9,00
Отходы - 18,50
состав отходов, мас.%:
SiO2 - 2,78
Аl2O3 - 13,23
2O3 - 0,36
СаО - 0,33
MgO - 1,02
TiO2 - 0,06
MnO - 0,01
K2 O - 0,42
Na2O - 0,29
добавки на помол, сверх 100%:
Глина - 7,5
Н3ВО3 - 0,05
СоО - 6,0
Вода - 40% от веса сухой смеси стекломатрицы с добавками
Полученное покрытие имеет серо-зеленый цвет. Прочность сцепления покрытия- 5 баллов. Термостойкость покрытия составляет 100 теплосмен. ТКЛР - 125• 10-7К-1. Однако температура синтеза покрытия на нихромовом субстрате - 1100oС.

Реферат

Изобретение относится к области синтеза жаростойких покрытий для защиты нихромовых сталей и сплавов. Покрытие включает стекломатрицу состава, мас.%: SiO2 15,10-55,00, CaO 3,00-12, 00, BaO 1,00-4,50, ZnO 1,00-9,00, TiO2 4,00-10,00, Li2O 3,50-10,00, глиноземсодержащий отход 18, 5-47,4, добавки на помол (сверх 100%), мас. %: глина 2,5-8,5, Н3ВО3 0,005-0,05, СоО 1,0-6,0 и вода 40-50% от сухой смеси компонентов. Покрытие имеет серо-зеленый цвет. Температура формирования покрытия на поверхности нихромовой стали и сплавов 950-1000oС. Технический результат изобретения - снижение температуры обжига покрытия без ухудшения его термомеханических свойств и удешевление технологии производства покрытий.

Формула

Жаростойкое ситалловое покрытие для нихромовых сталей и сплавов, включающее в себя SiO2, CaO, BaO, TiO2, отличающееся тем, что дополнительно содержит глиноземсодержащий отход, ZnO, Li2O и добавки на помол при следующем соотношении компонентов, мас. %:
SiO2 - 15,10-55,00
CaO - 3,00-12,00
BaO - 1,00-4,50
ZnO - 1,00-9,00
ТiO2 - 4,00-10,00
Li2O - 3,50-10, 00
глиноземсодержащий отход: 18,5-47,4 состава, мас. %:
SiO2 - 15,14
Al2O3 - 72,23
2O3 - 1,95
CaO - 1,77
MgO - 5,55
TiO2 - 0,32
MnO - 0,052
К2O - 2,22
Na2 O - l, 59
добавки на помол, сверх 100%:
Глина - 2,5-8,5
Н3ВО3 - 0,005-0,05
СоО - 1,0-6,0
Вода - 40-50% от сухой смеси компонентов

Документы, цитированные в отчёте о поиске

Эмалевый шликер

Авторы

Патентообладатели

Заявители

СПК: C03C1/002 C03C8/04 C03C8/14 C03C8/16 C03C2207/04

Публикация: 2003-08-10

Дата подачи заявки: 2002-01-17

0
0
0
0
Невозможно загрузить содержимое всплывающей подсказки.
Поиск по товарам