×
24.07.2018
218.016.73c3

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНОГО ПОКРЫТИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению оксидного покрытия на заготовках из деформируемых титановых сплавов, используемых для производства листов способом горячей прокатки многослойных пакетов. Способ получения оксидного покрытия на заготовках из деформируемых титановых сплавов включает получение суспензии, нанесение суспензии на поверхность заготовок и последующий нагрев. Суспензию получают из смеси оксалатов кальция и магния в массовом соотношении (49-51):(51-49) в водном растворе поливинилового спирта с содержанием в суспензии смеси оксалатов 18-35 мас. %, при этом суспензию на поверхности заготовок наносят толщиной 1,2-1,8 мм, а последующий нагрев заготовок осуществляют при температуре выше 800°C для получения оксидного покрытия толщиной 0,4-0,5 мм. Техническим результатом изобретения является получение на заготовках из деформируемых титановых сплавов разделительного покрытия из оксидного материала, обладающего достаточной инертностью к титану и температурной текучестью, что исключает появление поверхностных дефектов в виде отпечатков. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к получению оксидного покрытия на заготовках из деформируемых титановых сплавов, используемых для производства листов способом горячей прокатки многослойных пакетов.

Горячая пакетная прокатка титановых сплавов имеет свои особенности, связанные с активизацией процессов взаимодействия заготовок между собой и с материалом контейнера. Взаимодействие титана со стальным контейнером при прокатке приводит к образованию легкоплавких эвтектик (особенно при температурах выше 950°C), а взаимодействие между листами - к их схватыванию (свариванию). Для устранения этих явлений используют технологические разделительные покрытия из неорганических материалов.

Известен способ получения тонких листов из титанового сплава Ti-6Al-4V (RU 2146568 С1, МПК В21В 1/38, опубл. 20.03.2000 г.), в соответствии с которым на поверхность листовой заготовки толщиной менее 2,5 мм наносят слой покрытия толщиной (0,3-0,8) мм посредством электродугового напыления алюминиевой проволоки. Полученное покрытие пропитывается химическим реагентом, сушится на воздухе, затем проглаживается в валках стана и далее подвергается прокатке на конечный размер. Удаление покрытия с поверхности готовых листов производится гидроабразивным методом. Несмотря на то что такое покрытие обеспечивает устойчивый процесс прокатки, у него имеется существенный недостаток, связанный с необходимостью удаления покрытия с поверхности листов гидроабразивным методом, что может привести в отдельных местах к разной толщине листов и их короблению.

Известен способ получения жаростойкого покрытия на титановом сплаве (CN 105714294 А, МПК С23С 28/04, C25D 9/04, опубл. 29.06.2016 г.). В документе описан способ нанесения на поверхность титановой детали электрохимическим способом наноразмерного оксидного покрытия и затем слоя алюминия толщиной (1-30) мкм. После термической обработки на воздухе при температурах (600-700)°C в течение (10-60) мин формируется жаростойкое композиционное оксидное покрытие. Описанный способ нельзя использовать как разделительное покрытие, поскольку оно состоит из твердых оксидов алюминия и кремния, имеющих повышенную адгезию к титановой матрице. Такое покрытие обладает высокой прочностью и низкой текучестью при температурах деформации, что приводит к развитию процессов схватывания (сваривания) и образованию значительных по площади глубоких вмятин. Для их удаления требуется дополнительная обработка поверхности - гидроабразивная обработка и ленточное шлифование, что усложняет производство тонких листов.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ (RU 2201821 С1, МПК В21В 1/38, опубл. 10.04.2003 г.), в котором предложены в качестве разделительных покрытий суспензии, состоящие из (5-50) (% по массе) коллоидных растворов алюмосиликатов + (10-30) (% по массе) тонкодисперсных порошков фракций менее 50 мкм. В качестве примеров приводятся следующие составы:

1) 30 (% по массе) алюмосиликата с размером фракций менее 0,2 мкм + 70 (% по массе) воды;

2) 25 (% по массе) алюмосиликата + 25 (% по массе) соединения [(SiO2⋅nH2O)+Na2O+H2O] [размер фракций (SiO2⋅nH2O) менее 20 мкм];

3) 40 (% по массе) раствора алюмосиликата + 25% порошка СаСО3 (фракция 45 мкм) + вода.

Авторы не приводят составов используемых алюмосиликатов, но известно, что они существуют в широком интервале содержания соединений диоксида кремния (SiO2), оксида алюминия (Al2O3), а также соединений (SiO2⋅nH2O), которые не обладают стабильными физико-химическими свойствами. Также не приведены характеристики других компонентов, поскольку они являются «ноу-хау» изобретения. Несмотря на то что такие покрытия обеспечивают устойчивый процесс прокатки и защиту от схватывания, способ имеет существенный недостаток, заключающийся в необходимости удаления покрытий с листов (например, гидроабразивным методом) и поверхностных дефектов в виде вмятин. Это приводит к разной толщине листов, их короблению и требует применения операций правки и шлифования.

Для получения эффективного разделительного покрытия при пакетной прокатке титановых сплавов необходимы материалы, которые будут инертны к титановой матрице и обладать текучестью в интервале температур от 800 до 1100°C. Для этих целей наиболее перспективны порошковые оксидные соединения, которые достаточно инертны к титану и обладают текучестью при повышенных температурах, например окись кальция (СаО). Использование этого порошкообразного окисла не представляется возможным вследствие трудностей получения однородных по толщине покрытий, а также изменения состава покрытия из-за реакции с влажным воздухом и двуокисью углерода.

Одним из вариантов получения оксидных покрытий на металлической поверхности является способ нанесения суспензий из соединений, которые нерастворимы в водных растворах, но при нагреве разлагаются на дисперсные оксиды, которые можно использовать в качестве разделительного материала. Таким соединением является карбонат кальция (CaCO3). Порошок карбоната кальция наиболее эффективен в качестве разделительного покрытия только при температурах выше 900°C, когда он разлагается и переходит в окись кальция. Использование его при температурах ниже 900°C нецелесообразно, т.к. карбонат кальция вызывает схватывание листов и повреждение их поверхности.

Технической задачей и техническим результатом заявленного изобретения является получение на листовых заготовках титановых листов и поверхности контейнера разделительного покрытия из оксидного материала, обладающего достаточной инертностью к титану и температурной текучестью, что исключает появление в листах поверхностных дефектов в виде отпечатков.

Для достижения заявленного технического результата предлагается способ получения оксидного покрытия на заготовках из деформируемых титановых сплавов, включающий получение суспензии, нанесение суспензии на поверхность заготовок и последующий нагрев, причем суспензию получают из смеси оксалатов кальция и магния в массовом соотношении (49-51):(51- 49) в водном растворе поливинилового спирта с содержанием в суспензии смеси оксалатов 18-35 мас. %, при этом суспензию на поверхности заготовок наносят толщиной 1,2-1,8 мм, а последующий нагрев заготовок осуществляют при температуре выше 800°C для получения оксидного покрытия толщиной 0,4-0,5 мм.

Предпочтительно, используют смесь оксалатов кальция и магния с дисперсностью фракций 5-10 мкм.

Предпочтительно, для получения суспензии используют 5-10 мас. % водный раствор поливинилового спирта.

С учетом вышесказанного были изучены оксалаты магния (MgC2O4, ОК-Mg) и кальция (CaC2O4, OК-Са), которые пригодны для получения оксидов этих элементов.

Проведенные исследования показали, что чистые оксиды магния и кальция, получаемые пиролизом оксалатов этих элементов, достаточно инертны к титану, однако температурная текучесть этих оксидов остается низкой и не обеспечивает устранения схватывания. Лучшие результаты были получены только на смесях этих оксидов, получаемых в интервале концентраций (49-51):(51-49) (% по массе) оксалатов магния и кальция. Указанные смеси оксидов обеспечили необходимые реологические характеристики и улучшили процесс прокатки и качество поверхности листов. Результаты этих исследований представлены в таблице 1.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что технологические свойства образующихся оксидных покрытий в значительной степени определяются дисперсностью и составом наполнителей, концентрацией суспензии и последующим пиролизом. Установленные пределы дисперсности и концентраций исходных наполнителей и оптимизация технологических параметров способствовали формированию структуры покрытий с низкой твердостью и хорошими реологическими свойствами. Это позволило исключить оголения поверхности листов при прокатке и устранить схватывание. Низкая твердость оксидного покрытия исключила образование поверхностных дефектов и обеспечила легкое удаление разделительного материала.

В предлагаемом способе получения оксидного покрытия приготовленная смесь оксалатов магния и кальция добавляется к водному раствору поливинилового спирта и перемешивается до получения однородной массы. Полученную массу наносят кистью на подготовленные поверхности титановых листовых заготовок и внутренние поверхности контейнера и затем подвергают сушке на воздухе при температуре не ниже 25°C в течение 2 ч. Толщина покрытий на листовых заготовках и стенках контейнера после высушивания составляет (1,2-1,8) мм. Покрытые листовые заготовки помещают в контейнер и сваривают верхнюю крышку с корпусом.

Затем контейнер нагревают на температуры выше 800°C, при которой происходит разложение оксалатов кальция и магния и образование оксидного покрытия толщиной (0,4-0,5) мм с достаточной инертностью к титану и низкой твердостью.

В процессе прокатки листов оксидное покрытие деформируется вместе с металлом, разделяет металлические поверхности и препятствует их схватыванию и повреждению поверхности. Остатки покрытия на листах удаляются сжатым воздухом. Листы затем обрабатываются 5 (% по массе) раствором азотной кислоты (HNO3), промываются водой и сушатся на воздухе.

Примеры осуществления

Исходные прекурсоры состоящие из смеси ОК-Са и ОК-Mg в соотношении, равном (49-51):(51-49) (% по массе), чистотой 99,5 (% по массе) и фракционного состава (5-10) мкм добавлялись к (5-10) (% по массе) водному раствору ПВС в заданных соотношениях. Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице 2.

Как показали эксперименты, использование фракций оксалатов кальция и магния, равных 3 мкм, при их концентрации в суспензии, равной 13 (% по массе), и 3,5 (% по массе) водном растворе ПВС не обеспечивает удержание суспензии на поверхности заготовок, что приводит к разной толщине покрытий. Это вызывает в процессе прокатки листов образование чистой поверхности и схватывание. Кроме того, на поверхности листов отмечались вмятины на 25% площади.

При использовании фракций оксалатов кальция и магния, равных (5-10) мкм, и их концентрации в суспензии от 18 до 35 (% по массе) в (5-10) (% по массе) растворе ПВС обеспечиваются равномерные по толщине и площади покрытия. При горячей деформации листов при температурах выше 800°C происходит равномерное течение титанового сплава и окисного покрытия без появления чистой поверхности заготовок, что исключает эффект схватывания и образование на листах поверхностных дефектов.

Применение фракций оксалатов кальция и магния, равных 20 мкм, и содержание их в суспензии 38 (% по массе) в 13 (% по массе) концентрации водного раствора ПВС не обеспечивает получение равномерных покрытий из-за высокой вязкости суспензии и низкой текучести. Это приводит к неоднородности в толщине покрытий прекурсором. Образующиеся утолщенные оксидные покрытия надежно защищают листы от схватывания, но приводят к возникновению поверхностных дефектов из-за образования уплотненных оксидных участков на конечных стадиях прокатки.

Получаемые оксидные покрытия не имеют прочных связей с поверхностью металла и удаляются сжатым воздухом. Оставшиеся покрытия на листах обрабатываются 5 (% по массе) раствором азотной кислоты, промываются водой и сушатся воздухом.

Разработанные составы прекурсора на основе суспензии из смеси оксалатов кальция и магния в водном растворе поливинилового спирта и последующий его пиролиз позволяют получать инертные к титану оксидные покрытия с необходимыми реологическими свойствами, что позволяет изготавливать на существующем оборудовании производства титановых сплавов высококачественные листы с наименьшими затратами в производстве.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 354.
20.04.2013
№216.012.36e0

Эпоксидная композиция холодного отверждения

Изобретение относится к области создания двухкомпонентных эпоксидных композиций холодного отверждения для изготовления препрегов, которые могут быть использованы в строительстве, а также в авиационной, машиностроительной, судостроительной и других областях техники. Предлагаемая эпоксидная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479601
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3a7d

Состав для получения защитного покрытия на стальных деталях

Изобретение относится к химической поверхностной обработке стальных деталей и может быть использовано при изготовлении валов газотурбинных двигателей, шасси вертолетов и других деталей для защиты от коррозии при эксплуатации в различных климатических условиях, в том числе при повышенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480534
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.06.2013
№216.012.489a

Сплав на основе титана

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к производству титановых сплавов, и может быть использовано в конструкциях, работающих при температурах до 650°С, например для деталей корпуса и статорных лопаток компрессора высокого давления газотурбинных двигателей. Сплав на основе титана...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484166
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.489b

Сплав на основе интерметаллида nial и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству сплавов на основе интерметаллида NiАl и изделиям, получаемым из них методом направленной кристаллизации, с монокристаллической или столбчатой структурами, например лопаток газовых турбин, работающих при температурах до 1200°С....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484167
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.59cf

Эпоксидная композиция для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии

Изобретение относится к эпоксидным композициям холодного отверждения и может быть использовано для изготовления конструкций, в том числе крупногабаритных, из полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии в областях техники. Эпоксидная композиция включает эпоксидную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488612
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.08.2013
№216.012.6531

Устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции

Использование: для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции. Сущность: заключается в том, что устройство для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции включает приводной блок, имеющий, по крайней мере, один магнит, расположенный на внешней поверхности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491542
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.09.2013
№216.012.670a

Способ получения монокристаллических изделий из никелевых жаропрочных сплавов с заданной кристаллографической ориентацией

Изобретение относится к металлургии. Способ включает отливку монокристаллической заготовки произвольной кристаллографической ориентации, ее травление на макроструктуру, определение ориентации заготовки как угла между ее геометрической осью и плоскостью выбранной кристаллографической ориентации,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492025
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.670b

Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения лопаток стационарных ГТД и ГТУ, створок и проставок реактивного сопла, дисковых заготовок. Устройство содержит вакуумную камеру с торцевыми крышками, индукционную плавильную печь, печь подогрева литейных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492026
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.670d

Способ получения металлического порошка

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению мелкодисперсных металлических порошков заданного гранулометрического состава. Может использоваться для соединения, ремонта и изготовления деталей газотурбинных двигателей (ГТД), двигателей внутреннего сгорания, применяемых в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492028
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.09.2013
№216.012.6e9a

Способ получения высокоармированного композиционного материала al-sic и изделие, полученное на его основе

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов для теплоотводящих оснований полупроводниковых приборов, в частности, композиционного материала Al-SiC, имеющего металлическое покрытие, и изделиям, полученным с использованием этих материалов. Способ включает пропитку порошка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493965
Дата охранного документа: 27.09.2013
Показаны записи 1-10 из 324.
10.01.2013
№216.012.18ce

Клеевая композиция

Изобретение относится к клеевой композиции для крепления резин на основе полярных и неполярных каучуков между собой и к металлам в изделиях авиационной, автомобильной промышленности и судостроения. Клеевая композиция включает бутадиеннитрильный каучук, фенолоформальдегидный олигомер,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471842
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.18fb

Способ нанесения покрытия для защиты от высокотемпературного окисления поверхности внутренней полости охлаждаемых лопаток турбин из безуглеродистых жаропрочных сплавов на основе никеля

Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам получения жаростойких хромоалюминидных покрытий, и может быть использовано в авиационном и энергетическом турбиностроении. Проводят насыщение поверхности внутренней полости лопатки углеродом путем заполнения внутренней полости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471887
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.04.2013
№216.012.36e0

Эпоксидная композиция холодного отверждения

Изобретение относится к области создания двухкомпонентных эпоксидных композиций холодного отверждения для изготовления препрегов, которые могут быть использованы в строительстве, а также в авиационной, машиностроительной, судостроительной и других областях техники. Предлагаемая эпоксидная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479601
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.06.2013
№216.012.489b

Сплав на основе интерметаллида nial и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области металлургии, а именно к производству сплавов на основе интерметаллида NiАl и изделиям, получаемым из них методом направленной кристаллизации, с монокристаллической или столбчатой структурами, например лопаток газовых турбин, работающих при температурах до 1200°С....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484167
Дата охранного документа: 10.06.2013
27.07.2013
№216.012.5951

Способ изготовления полых изделий из композиционных материалов

Изобретение относится к области технологии формования конструкций из полимерных композиционных материалов, предназначенных для изготовления быстровозводимых арочных мостов, при сооружении тоннелей, ангаров и других строительных конструкций. Согласно способу заполняют газом надувную внутреннюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488486
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.59cf

Эпоксидная композиция для изготовления изделий из полимерных композиционных материалов методом вакуумной инфузии

Изобретение относится к эпоксидным композициям холодного отверждения и может быть использовано для изготовления конструкций, в том числе крупногабаритных, из полимерных композиционных материалов (ПКМ) методом вакуумной инфузии в областях техники. Эпоксидная композиция включает эпоксидную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488612
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.09.2013
№216.012.670b

Устройство для получения отливок с направленной и монокристаллической структурой

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения лопаток стационарных ГТД и ГТУ, створок и проставок реактивного сопла, дисковых заготовок. Устройство содержит вакуумную камеру с торцевыми крышками, индукционную плавильную печь, печь подогрева литейных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492026
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.670d

Способ получения металлического порошка

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению мелкодисперсных металлических порошков заданного гранулометрического состава. Может использоваться для соединения, ремонта и изготовления деталей газотурбинных двигателей (ГТД), двигателей внутреннего сгорания, применяемых в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492028
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.09.2013
№216.012.6e9a

Способ получения высокоармированного композиционного материала al-sic и изделие, полученное на его основе

Изобретение относится к способам получения композиционных материалов для теплоотводящих оснований полупроводниковых приборов, в частности, композиционного материала Al-SiC, имеющего металлическое покрытие, и изделиям, полученным с использованием этих материалов. Способ включает пропитку порошка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493965
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.12.2013
№216.012.9015

Способ изготовления бескремнеземной керамической формы для литья по выплавляемым моделям

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья из жаропрочных сплавов преимущественно на основе никеля, кобальта и ниобия лопаток газотурбинных двигателей и газотурбинных установок. На модельный блок наносят по крайней мере два слоя огнеупорной суспензии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502578
Дата охранного документа: 27.12.2013
+ добавить свой РИД