Раствор для получения защитного покрытия на стальной поверхности

 

РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ, содержапщй ионы Аосфата, хромата и силиката, а такке поверхностно-активное вещество, отл и, чающий с я тем, что, с целью повышения кор- Йэобретение относится к защите металлов от коррозии, в частности к нанесению защитного покрытия на стальную поверхность, и может быть использовано в машиностроительной, авиационнойи других отраслях промьшшенности .Известен раствор для получения защитного покрытия, содержащий ионы фосфатов, хроматов, хромато-или фос: фатообразующие металлы (А1, Mg, Zn, Be, Ва, Sr, Се) и поверхностно-активное вещество. Однако покрытия, полученные из этого раствора, теряют свои зaщиtкыё свойства после нагревов до ,i Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результата; является раствор для получения защитного покрытия на стальной noBepxiaqc; ти, содержащий ионы фосфата, хромарозионной стойкости покрытия после воздействия темперауры до 600С, он дополнительно содержит алюминий и оксид кальция, а в качестве поверхностно-активного вещества используют синтанол, при следующем соотношении /. компонентов, мас.%: 5-30 Фосфорная кислота 3-8 Хромовый ангидрид 0,1-0,5 Алюминий 1-3 . Оксид кальция 0,1-1,9 )Хидкое стекло ( по SiOj) 0,05-1 Синтанол Остальное Вода (Л С та и силиката, а также поверхностноактивное вещество при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ионы фосфата 27-73 Ионы хромата 5-39 00 Ионы аммония. 0,5-35 ел Силикат 0,01-33% от Ю суммарного содержания ионов фосфата, сх хромата и аммония. V. , ,- , Раствор может содержать также ионы магния и агенты для улучшения смачивания (поверхностно-активные вещества). Данный раствор обеспечивает получение коррозионно-стойких покрытий на стальных изделиях, однако после нагревов их защитные свойства в агрессивных средах снижаются. Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости.покрытия , после воздействия температур до 600 С/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБ ЛИК

Ai (19). (И) (5))5 С 23 F 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Синтанол

Вода

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР

Н А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3437971/22-02 . (22) 18.03.82 (46) 15.08.90. Бюл. Р 30 (72) Е.Г.Иванов и Н.П.Цивнлева (53) 621.794.62 (088.8) (56) Патент С16А Г 3811959, кл. 148-6-15, опублик. 1974.

Патент СССР Р 462340, кл. C 23 Р 7/08, опублик. 1971. (54)(57) РАСТВОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЬНОЙ IIOHEPXHACTH, содержащий ионы фосфата, хромата и силиката, а также поверхностно-актив» ное вещество, о т л и,ч а ю щ и и - с я тем, что, с целью повышения корФ

Изобретейие относится к защите металлов от коррозии, в частности к нанесению защитного покрытия на

- стальную поверхность, и может быть использовано в машиностроительной, авиационной и других отраслях про. мьпппенности.

Известен раствор для получения защитного покрытия, содержащий ионыфосфатов, хроматов, хромато-или фосфатообразующие металлы (Al, Mg, Zn,"

3е, Ва, Sr,, Се) и поверхностно-активное вещество.

Однако покрытия, полученные иэ этого раствора, теряют свои защитные свойства после нагревов до 600 С.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является раствор для получения защит-,, ного покрытия на.стальной поверхнос, i ти, содержащий ионы фосфата, хрома-.

2 розионной стойкости покрытия после воздействия температуры до 600 С, он дополнительно содержит алюминий и оксид кальция, а в качестве поверхностно-активного вещества используют синтанол, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Фосфорная кислота 5-30

Хромовый ангидрид 3-8

Алюминий 0,1-0,5

Оксид кальция 1-.3

Жидкое стекло О, 1-1,9 (no SiQ )

О, 05-1

Остальное та и силиката, а также поверхностноактивное вещество при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ионы фосфата 27-73

Ионы хромата 5-39

Ионы аммония. 0,5-35

Силикат О, 01-33% от суммарного содержания ионов Аосфата, хромата и аммония. ъ

Раствор. может содержать также ионы

I магния и агенты для улучшения смачива-. ния (поверхностно-активные вещества).

Данный раствор обеспечивает,получение корроэионно-стойких покрытий на стальных изделиях, однако после нагре1 вов их защитные свойства в агрессивных средах снижаются.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости покрытия

О после воздействия температур до 600 С.

1085288

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного раствора для получения защитного покрытия на стальной поверхности, содержа-; щего ионы фосфата, хромата и силиката, а также поверхностно-активное вещество, согласно изобретению, он дополнительно содержит алюминий и оксид ,кйльция, а в качестве поверхностно- ®

:активного вещества используют синта< нол, при следующем соотношении ком понентов, мас .Х:

Фосфорная кислота: 5-30

Хромовый ангидрид 3-8 15

Алюминий О, f-0,5

Оксид кальция 1-3, Жидкое стекло 0 1-1 9

° Э (по SiOi)

Синтанол . 0 05-1 20

Вода Остальное, Наличие алюминия в составе защит1 ного покрытия повышает его жаростой,;кость.

Однако при совместном присутствии 25 в растворе ионов алюминия и силиката выпадает в.осадок щелочной гидроалюминат. При добавке ионов кальция (но не магния, так как основные свойства у него слабее, чем у кальция) стано-, 30 ,вится возможным введение в раствор

<с силикатом некоторого количества алюминия без образования осадка.

В случае, если обработке. в растворе подвергают .предварщтельно алитированную стальную поверхность, то в состав покрытия переходит допол нительное количество оксида алюминия

as алитированиого слоя, что обуславливает значительное повышение защит- 40 ных свойств после высокотемператур. ных нагревов. Оптимальная толщина алитированного слоя с точки зрений достижения поставленной цели должна быть не менее 8 мкм. . 45

Защитные свойства.покрытий, полученных при обработке в предложенном и известном растворах, оценивали по результатам коррозионных испытаниф, методика проведения которых учитывала реальные условия эксплуатации изделий, а именна: нагрев до 482 С (температура работы лопатки газотурбинного двигателя) в .течение одного часа, погружение на 23 часа в ЗЖ раствор NaCl. Такой цикл (нагрев при 482 С 1 час с послецуницим погружением на 23 часа в ЗХ NaCl) пов1 торяли 22 раза. После этого опредеI ляли отношение прокорродированной поверхности покрытия к общей рабочеЯ площади. Наиболее объективным показателем оценки стойкости является изменение механических свойсТв в результате коррозионного воздействия.

В данном случае в качестве такого параметра была выбрана циклическая прочность как одна из основных характеристик работоспособности изделия.

Предел выносливости определялся при испытании в атмосферных условиях на вибростенде по шести нераэрушивщ мся образцам на баз . 2х107 циклов.

Описание приготовления раствора и технологии его использования.

Раствор готовили следующим образом.

Необходимое количество окиси кальция и хромового ангидрида растворяли в половине расчетнсго количества фосфорной кислоты. Отдельно, в оставшемся количестве фосфорной кислоты при слабом нагреве (40 С) растворяли алюминиевый порошок. Сливали оба раствора, добавляя необходимое количество жидкого стекла и синтанола. Доводили раствор до 1 л дистиллированной водой.

Обрабатываемые детали окунали в приготовленный раствор несколько раз: после кажцого окунания излишек раствора с поверхности изделия сдували сжатым воздухом. Затем производили одноразовый отжиг покрытия в интервале температур 200-6000С.

Пример. 20 лопаток (сталь 13Х11Н282ИФ-Я) алитировали на толщину 9 мкм и затем наносили раствор, содержащий, мас.Х:

Н РО 20

АСД„ 0,3

СкО 7.

СаО . 2 1

Жидкое стекло по SiO 1,9

Синдонол ДС10 0,5

Вода Остальное

Отжиг покрытия проводили при температуре 500 С в течение 10 мин.

Результаты испытаний покрытия, полученного по данному примеру, а также из растворов предложенного состава с различным соотношением компонентов, приведены в таблице.

Кроме того, обработке в растворе подвергали изделия без предваритель-) ного алитирования.

25 ов- Предел жден- выносСостоян верхнос делия и обработ в раств

Раствор ливос-. и ко зией верх сти ти, MIIa

Известный ЭРО

Без предварительного алитирования

100

Cr .Оэ 5,4 .

Hg0 2,5

ын+он 1,5

$10 3,0 .

Вода Остальное

Алитирование г

15 мкм

60 . 240

Без предварительного алитирования 5

НэP0 15

С 03

Al 0,28

Алитирование

22 мкм

СаО 2

Si0 1,7

ДС 10 0,2.

Вода Остальное

500

5 108528

В таблице для сравнения представлены свойства покрытия, нанесенного из известного раствора.

Данные таблицы показывают, что нанесение покрытия из предлагаемого .;раствора йа алитированную поверхность обеспечивает детали высокую коррозионную стойкость в жестких условиях и, самое главное, позволяет за счет этого сохранить высокий предел выносливости лопаток компрессора ГТД, изготовленных из жаропрочных сталей и работающих в условйях циклической смены крррозионной среды и повышен; ной температуры.

Если сравнивать коррозионную стой- кость. неалитированных лопаток, обра- ботанных предлагаемым и известным 20 растворами, то и в этом случае предлагаемый раствор имеет преимущества перед известным, хотя коррозионная стойкость неалитировайных лопаток в

Состав раствора, мас.%

8 6 этом случае значительно ниже, чем алитированных.

Технико-зкономические преимущества г применения предложенного раствора по сравнению с известным заключается в следующем: при его использовании повышается корроэионная стойкость стальных деталей, периодически длительное время работающих как при повышенных о температурах до 600 С, так и в агрессивных электролитах, например морской воде.

При этом работоспособность изделий, подвергнутых предварительному алитированию и обработке в заявленном растворе, не снижается после воздействия нагревом и коррозионной среды. Очаги коррозии при этом отсутствуют. На деталях без алитирования площадь коррозионных поражений покрытия, полученного в предложенном растворе, зна1 чительно меньше, чем после обработки поверхности в известном растворе.

1085288

Предлагаемый

Н РО 15

Cr0 5

Al 0,5

500

Н Р() 30

О

500

15 мкм, Н РО 5

Cr0 3

А1 0,1

22

550

Предла, гаемый

Н РО 29

22

0 500

0 500

16 мкм

0 500

СаО 3

Si0> . 1,7

ДС10 0,3

Вода Остальное

С О 8

А1 О, 4

СаО 1

$102,,0 1 (. ДС10 0,05

Вода Остальное

СаО 2

$10 0,8

ДС10 1,0

Вода Остальное

СгОз 7

Al 0,3

СаО 2,1

$102 1 9

ДС10 0,5

Вода Остальное

r г

НзРО 5

СгОз 3

Al 0,1

СаО 1,1

Sip)g 1, 1

ДС10 0,05

Вода Остальное

Н РО+ 17 его

Al 0,3

СаО 2

Si0< 1

ДС10 0,6

Вода Остальное

Без предварительного алитирования 5

Алитирование

12 мкм

Без предварительного алитирования 5

Алитирование

Без предварительного .алитирования 5

Апитирование

18 мкм

Без предварительного алитирования 5

Алитирование

9 мкм

Алитирование

Алитирование

17 мкм в

Продолжение таблицы

Продолжение таблицы

1085288 е (22 0 500

НьРО 30

Сг0з 8

А1 0,5 .

Са0 3

Si0 1,9

ДС10 1,0

Вода Остальное алитирование

18 мкм

Техред; П,0лиднык Корректор . О. Ципле

Редактор С.Титова

Заказ 3084 Тираж 806 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, ЖЗ, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,!01