×
18.05.2019
219.017.55ed

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА ИЗДЕЛИИ ИЗ БЕРИЛЛИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области машиностроения и к технике производства изделий из цветных сплавов, в частности к защитным покрытиям от газовой коррозии в процессах длительной эксплуатации и при технологических нагревах в процессе получения высококачественных деталей и полуфабрикатов из бериллия и его сплавов при термической и термомеханической обработке давлением. Способ включает подготовку поверхности изделия и последующую ее пассивацию путем нанесения на поверхность изделия водного раствора, содержащего бихромат калия 170-250 г/л, фтористоводородную кислоту 7,5-11,5 г/л, фторид натрия 3-12 г/л, бериллий 0,1-0,5 г/л и окись хрома 0,1-0,5 г/л с последующей термической обработкой этой поверхности и нанесением на нее неорганического эмалевого покрытия системы ВО-PbO-СаО-MgO-AlО-CrО-СоО-SiO. Пассивацию проводят в течение 30-80 мин при температуре 45-70°С, а термическую обработку пассивирующей поверхности проводят при температуре 550-650°С в течение 0,5-1,5 ч. Формирование неорганического эмалевого покрытия системы BO-PbO-CaO-MgO-AlO-CrO-CoO-SiO проводят при температуре 520-600°С в течение 0,1-0,5 ч. Технический результат - создание защитного покрытия, обладающего повышенной температуроустойчивостью до 1200°С и высокой термостойкостью на изделиях из бериллия и его сплавов. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области машиностроения и к технике производства изделий из цветных сплавов, в частности к защитным покрытиям от газовой коррозии в процессах длительной эксплуатации и при технологических нагревах в процессе получения высококачественных деталей и полуфабрикатов из бериллия и его сплавов при термической и термомеханической обработке давлением.

Бериллий при воздействии высоких температур подвергается поверхностному окислению с выделением токсичных соединений в атмосферу. Общепринятым, наиболее перспективным способом защиты от окисления является применение органических и неорганических защитных покрытий.

Известен способ пассивирования бериллия, включающий погружение бериллиевой детали в ванну с водным раствором, содержащим хромовую кислоту (CrO3) и фтористый натрий (NaF). Процесс ведут при рН (1,6-2,0), температуре (15-30)°С в течение (5-15) мин в ванне с ультразвуковым перемешиванием (патент США №4328047).

Недостатком указанного способа является низкая температуроустойчивость и термостойкость покрытия к бериллию и его сплавам при рабочих температурах до 1200°С.

Известны способы защиты поверхностей алюминия и его сплавов от коррозии в растворах, содержащих, например, азотную кислоту, ионы фторидов и хроматы (патент Великобритании №740805) или растворимый шестивалентный хром, фторсодержащий компонент, растворимую соль редкоземельных металлов и марганец (патент Великобритании №1363438).

Недостатком указанного состава является низкая температуроустойчивость и термостойкость покрытия к бериллию и его сплавам при рабочих температурах до 1200°С.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ получения защитного покрытия на изделиях из бериллия, включающий подготовку поверхности и последующую его пассивацию путем нанесения на поверхность изделия водного раствора, содержащего 200 г/л дигидрат бихромата натрия (Na2Cr2O7·2H2O) и 0,3-9,6 г/л фтористоводородной кислоты (HF). Процесс ведут от 20 сек до 9 мин (патент США №3485682).

Недостатками прототипа являются низкая температуроустойчивость и термостойкость покрытия к бериллию и его сплавам при рабочих температурах до 1200°С.

Низкая температуроустойчивость и термостойкость покрытия приводят к трещинам покрытия в процессе работы и сопровождаются нежелательным окислением изделия из бериллия и его сплавов при эксплуатации деталей при повышенных температурах.

Технической задачей изобретения является создание защитного покрытия на изделии из бериллия и его сплавов, обладающего повышенной температуроустойчивостью до 1200°С и высокой термостойкостью к изделию из бериллия и его сплавам.

Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен способ получения защитного покрытия на изделии из бериллия и его сплавов, включающий подготовку поверхности изделия и последующую пассивацию путем нанесения на поверхность изделия водного раствора, содержащего бихромат щелочного металла и фтористоводородную кислоту, отличающийся тем, что в раствор дополнительно вводят фторид натрия, бериллий и окись хрома, при следующем соотношении компонентов (г/л):

Бихромат калия170-250
Фтористоводородная
кислота7,5-11,5
Фторид натрия3-12
Бериллий0,1-0,5
Окись хрома0,1-0,5
ВодаДо 1 л

а после пассивации проводят термическую обработку поверхности и нанесение на нее неорганического эмалевого покрытия системы В2О3-PbO-CaO-MgO-Al2O3-Cr2O3-CoO-SiO2.

Пассивацию поверхности предпочтительно проводить в течение 30-80 мин при температуре 45-70°С, а термическую обработку пассивирующего слоя - при температуре 550-650°С в течение 0,5-1,5 ч.

Формирование неорганического эмалевого покрытия системы В2О3-PbO-CaO-MgO-Al2O3-Cr2O3-CoO-SiO2 предпочтительно проводить при температуре 520-600°С в течение 0,1-0,5 ч.

Авторами экспериментально установлено, что применение пассивации изделий из бериллия и его сплавов в предлагаемом водном растворе с последующей термической обработкой пассивирующей поверхности и нанесением неорганического эмалевого защитного покрытия системы B2O3-PbO-CaO-MgO-Al2O3-Cr2O3-CoO-SiO2 привело к повышению температуроустойчивости до 1200°С и высокой термостойкости покрытия к изделиям из бериллия и бериллиевых сплавов.

Рентгеноструктурный и микроспектральный анализы показали, что пассивная пленка после термической обработки по всей поверхности содержит соединения хрома CrO, Cr2O3, окись бериллия, как на образцах бериллия Б-1, так и на его сплавах ТГП, ТГШ. Наличие окислов CrO, Cr2O3 и окиси бериллия на поверхности изделия обеспечивает высокую температуроустойчивость и термостойкость комплексной системы защитного покрытия к поверхности исследуемых образцов при длительных нагревах образцов до 1200°С вследствие их частичного растворения в защитном покрытии.

Результаты спектрального и микролазерного анализа свидетельствует о том, что на границе поверхности бериллия и его сплавов, пассивной пленки и неорганического эмалевого покрытия системы В2О3-PbO-CaO-MgO-Al2O3-Cr2O3-CoO-SiO2 происходят процессы взаимодействия с образованием тугоплавких мелкокристаллических фаз 3Ве·Al2О3·6SiO2, ВеО, MgO·Cr2О3, обеспечивающих высокую температуроустойчивость и термостойкость покрытия.

Примеры осуществления

Пример 1

В опытных условиях были изготовлены изделия из бериллия и из его сплавов.

Приготовление защитного покрытия для изделий из бериллия и его сплавов осуществлялось по следующей схеме:

Приготовление пассивирующего раствора осуществляли следующим образом: брали (таблица 1) K2Cr2O7 - 170 г, HF - 7,5 г, NaF - 12 г, порошок Be - 0,1 г, окись хрома - 0,5 г и помещали в опарафиненый 1-литровый мерный стеклянный стакан и доливали в него дистиллированную воду до 1 л. Полученный раствор выливали в ванну, подогревали раствор до температуры 45°С, после чего в подогретый раствор в приспособлении погружали образцы и выдерживали их в течение 30 мин.

Изделия из бериллия Б-1 и сплава ТГП с пассивной пленкой подвергали последующей термической обработке по режиму: температура 550°С, выдержка 1,5 ч.

На изделие с нанесенным пассивирующим покрытием, прошедшим термическую обработку, наносили эмалевое покрытие состава, мас.%: В2O3 - 38, PbO - 6, CaO - 3, MgO - 0,5, Al2О3 - 1, Cr2О3 - 5, СоО - 0,5, SiO2 - остальное.

Изделия из бериллия и его сплавов с пассивирующим покрытием и с нанесенным неорганическим защитным покрытием подвергали сушке, а затем проводили формирование покрытия при температуре 550°С при выдержке- 15 мин.

Примеры 2,3 получения защитных покрытий для изделия из бериллия и его сплавов осуществляли аналогично примеру 1.

Составы предлагаемых защитных покрытий, прототипа и их свойства приведены в таблицах 1, 2, 3.

Изделия из бериллия и его сплавов с предлагаемым защитным покрытием и покрытием прототипа подвергались испытаниям на температуроустойчивость и термостойкость. Эффективность применения предложенного защитного покрытия определялась по полученным результатам в сравнении с защитным покрытием прототипа.

Окисляемость изделий с защитным покрытием определялась путем непрерывного взвешивания без извлечения их из печи при заданных температурах 900, 1050, 1200°С в течение 50 часов.

Термостойкость предлагаемого защитного покрытия к изделиям из бериллия Б-1 и сплава бериллия ТГП определялось по количеству теплосмен до появления первой трещины и по внешнему виду изделий с защитным покрытием после нагревов по режимам 20↔900°С, 20↔1050°С, 20↔1200°С, с выдержкой при заданных температурах 0,5 часа.

Из таблицы 3 видно, что окисляемость изделий из бериллия Б-1 и сплава ТГП с защитным покрытием при режимах нагрева, соответствующих эксплуатации деталей при температурах 900, 1050, 1200°С с выдержкой в течение 50 ч меньше в 20; 50; 130 раз для изделий из бериллия Б-1 и в 16,6; 30; 90 раз меньше для изделий из сплава ТГП по сравнению с изделиями с защитной пассивирующей пленкой прототипа.

Термостойкость изделий из бериллия Б-1 и сплава ТГП с защитным покрытием, испытанных по режимам 20↔900°С, 20↔1050°С, 20↔1200°С, с выдержкой при заданных температурах 0,5 часа выше в 16,6; 50; 100 раз для изделий из бериллия Б-1 и так же выше в 16,6; 50; 100 раз для изделий из сплава ТГП по сравнению с изделиями с защитной пленкой прототипа.

Предлагаемое защитное покрытие обладает высокой термостойкостью как на бериллии Б-1, так и сплаве ТГП. Защитное покрытие не скалывается с поверхности изделий, сохраняется плотным ровным слоем без трещин по всей поверхности изделия.

Высокая температуроустойчивость и термостойкость изделий из бериллия Б-1 и сплава ТГП с предлагаемым защитным покрытием объясняется образованием в процессе нагревов тугоплавких мелкокристаллических фаз соединений хрома (CrO, Cr2O3), бериллия (BeAl2O4, 3BeAl2О3·6SiO2), MgO·Cr2О3, которые, постепенно растворяясь в процессе нагревов, повышают защитные свойства защитного покрытия для изделия из бериллия и его сплавов.

Следовательно, предлагаемое защитное покрытие обеспечивает защиту изделий, выполненных из бериллия и его сплавов, от окисления и сублимации токсичных окислов бериллия в процессе длительных нагревов до 1200°С.

Таким образом, применение предлагаемого защитного покрытия позволит получить высококачественные изделия из бериллия и его сплавов, обеспечить стабильные механические и физико-химические свойства, получить экономию дорогостоящих сплавов бериллия до 10%, увеличить ресурс эксплуатации, улучшить условия труда, исключить окисление и сублимацию токсичных окислов бериллия в процессе длительной эксплуатации при термической и горячей обработке давлением.

Бихроматкалия170-250Фтористоводороднаякислота7,5-11,5Фториднатрия3-12Бериллий0,1-0,5Окисьхрома0,1-0,5ВодаДо1л,c0c1211none345апослепассивациипроводяттермическуюобработкуповерхностиинанесениенанеенеорганическогоэмалевогопокрытиясистемыВО-PbO-CaO-MgO-AlO-CrO-CoO-SiO.1.Способполучениязащитногопокрытиянаизделииизбериллияиегосплавов,включающийподготовкуповерхностиизделияипоследующуюпассивациюпутемнанесениянаповерхностьизделияводногораствора,содержащегобихроматщелочногометаллаифтористо-водороднуюкислоту,отличающийсятем,чтовраствордополнительновводятфториднатрия,бериллийиокисьхрома,приследующемсоотношениикомпонентов,г/л:12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтопассивациюпроводятвтечение30-80минпритемпературе45-70°С.23.Способпоп.1,отличающийсятем,чтотермическуюобработкупассивирующейповерхностипроводятпритемпературе550-650°Свтечение0,5-1,5ч.34.Способпоп.1,отличающийсятем,чтоформированиенеорганическогоэмалевогопокрытиясистемыВО-PbO-СаО-MgO-AlО-CrО-CoO-SiOпроводятпритемпературе520-600°Свтечение0,1-0,5ч.4
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 13.
20.04.2013
№216.012.3760

Глушитель шума выхлопа

Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для судовых дизелей. Глушитель шума выхлопа содержит корпус с впускным и выпускным патрубками, центральную перфорированную трубу, связанную с выпускным патрубком, направляющий лопастной аппарат, сопряженный наружными кромками...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479729
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.03.2015
№216.013.31c1

Защитное технологическое покрытие

Изобретение относится к области производства силикатных материалов, которые могут быть использованы как защитные технологические покрытия от окисления и в качестве высокотемпературной смазки при технологических нагревах в процессе изготовления деталей и полуфабрикатов в машиностроении и в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544205
Дата охранного документа: 10.03.2015
10.08.2015
№216.013.6c26

Защитное технологическое покрытие

Изобретение относится к защитным покрытиям от окисления и в качестве высокотемпературной смазки при технологических нагревах в процессе изготовления деталей. Технический результат изобретения заключается в понижении значений окисляемости и в повышении термостойкости и сцепления покрытия с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559244
Дата охранного документа: 10.08.2015
20.11.2015
№216.013.9324

Бериллиевая бронза и изделие, выполненное из нее

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к бериллиевым бронзам. Бериллиевая бронза содержит никель, кобальт, лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Be 1,5-3,0; Ni 0,1-2,5; Co 0,1-0,9; La 0,01-0,4; Cu - остальное. Техническим результатом изобретения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569286
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.04.2016
№216.015.351f

Защитное технологическое покрытие

Изобретение относится к защитным покрытиям от окисления. Техническим результатом изобретения является повышение жаростойкости, вязкости, понижение значений удельного давления и коэффициента трения покрытия при температурах нагрева штамповок до 1400°C. Защитное технологическое покрытие содержит,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581425
Дата охранного документа: 20.04.2016
13.01.2017
№217.015.75c3

Жаростойкое покрытие

Изобретение относится к материалам для защиты деталей газотурбинных двигателей из жаропрочных сталей и никелевых сплавов от окисления под действием высокотемпературной газовой коррозии в процессе эксплуатации. Техническим результатом изобретения является повышение жаростойкости, термостойкости,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598657
Дата охранного документа: 27.09.2016
24.07.2018
№218.016.73e1

Жаростойкое покрытие

Изобретение относится к жаростойким покрытиям. Жаростойкое покрытие содержит, масс. %: 12,0-20,5 АlO, 3,0-8,0 СаО, 0,8-3,0 MgO, 6,0-11,0 ВаО, 2,0-5,0 ТiO, 5,5-10,0 ВO, 0,5-5,5 SiB, 1,0-11,0 25BaO-25AlO-50SiO, SiO - остальное. Технический результат - снижение разницы между рабочей температурой и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661942
Дата охранного документа: 23.07.2018
19.04.2019
№219.017.2ed9

Способ получения пористого истираемого материала из металлических волокон

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам получения истираемых материалов из металлических волокон, и может быть использовано при изготовлении уплотнений проточной части компрессора и турбины газотурбинного двигателя, в газонефтеперекачивающих установках для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002382828
Дата охранного документа: 27.02.2010
09.06.2019
№219.017.7932

Защитное технологическое покрытие для сталей и сплавов

Изобретение относится к защитным покрытиям от окисления при технологических нагревах в процессе получения высококачественных деталей и полуфабрикатов из сталей и сплавов. Технический результат изобретения заключается в повышении температуроустойчивости и теплоизоляционных свойств защитного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002345963
Дата охранного документа: 10.02.2009
09.06.2019
№219.017.79e6

Защитное технологическое покрытие для сталей и сплавов

Изобретение относится к защитным технологическим покрытиям для защиты сталей и сплавов от окисления при технологических нагревах и при термомеханической обработке давлением в процессе получения деталей. Технический результат изобретения заключается в понижении сцепления покрытия к сталям и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002312827
Дата охранного документа: 20.12.2007
+ добавить свой РИД