Способ формирования оксидного титанового покрытия на стальной поверхности

Изобретение используется для защиты стальных изделий от коррозии и механического износа и может быть применено в машиностроении, в нефтяной и химической отраслях промышленности.

Известны способы формирования покрытия из диоксида титана (пат. RU 2483141, С23С 26, C09K 3/18, С03С 17/23, B60J 1, B05D 5, A61F 9/02, А61С 19, A47G 1. Покрытия из диоксида титана и способы формирования покрытий из диоксида титана с уменьшенным размером кристаллитов. 2009. Шарма Прамод К.). Покрытие формируется нанесением золь-гель композиции с уменьшенным размером кристаллитов на подложку с последующим нагреванием подложки до температуры, достаточной для образования покрытия из диоксида титана, содержащего кристаллы с размером кристаллитов менее 35 нм.

Недостатком прототипа является использование наноразмерных кристаллитов диоксида титана в составе золь-гель композиции для получения покрытия. Достижение наноразмерности требует специальной подготовки, в том числе использования достаточно мощных измельчительных аппаратов.

Настоящее изобретение направлено на упрощение способа нанесения защитного покрытия стали, что позволит сэкономить время и снизить ресурсозатраты.

Указанный технический результат достигается нанесением на стальную основу суспензии состава: H₂0+Na₂SiO₃+K_0.06TiO₂, с последующим высушиванием суспензии и термической обработкой в интервале температур 1100-1200°С.

Сущность заявленного изобретения поясняется следующим описанием.

Размер частиц наносимого покрытия выбран <150 нм, для увеличения сплошности получаемого покрытия и, как следствие, повышения антикоррозионной устойчивости. При размере частиц более 150 нм, покрытие становится большим по толщине, пористым и несплошным.

Толщина покрытия определена из следующих соображений. Средняя толщина покрытия ≈75 мкм, обеспечивает высокую адгезию покрытия к стальной основе. Уменьшение толщины покрытия позволяет также снизить экономические и ресурсные затраты.

Пример осуществления технического решения. Стальную основу зачищают с помощью шлифовальной бумаги М40 и обезжиривают ацетоном. Суспензию готовят в весовом соотношении H₂0 : Na₂SiO₃ (в NaOH_водн) : K_0.06TiO₂ = 1:0,05:0,05. Полученную суспензию наливают ровным слоем на стальную основу и высушивают в течение суток. Термическую обработку проводят с помощью газовой горелки (интервал температур 1100-1200°C).

Эксплуатационные свойства полученного покрытия, нанесенным представленным способом следующие: прочность сцепления со стальной основой 1,2 МПа, прочность покрытия при изгибе стальной пластины - отслоение происходит при изгибе основы на 20°, химическая стойкость сталь - покрытие увеличилась в 2-3 раза.

Сформированное таким способом оксидное титановое покрытие для защиты стали от коррозии и износа позволяет упростить процесс формирования защитного слоя на поверхности стали без ухудшения физико-химических и механических характеристик, обеспечивает экологическую безопасность, высокую термическую устойчивость, надежную защиту стали от коррозии и механического износа.