Научная статья на тему 'ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ СИТАЛЛОВОГО ПОКРЫТИЯ И ЕГО КОМПОЗИЦИИ С НИХРОМОВЫМ СПЛАВОМ'

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ СИТАЛЛОВОГО ПОКРЫТИЯ И ЕГО КОМПОЗИЦИИ С НИХРОМОВЫМ СПЛАВОМ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
88
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИНТЕЗ / ПОЛУЧЕНИЕ / ФОРМИРОВАНИЕ / КОМПОЗИЦИЯ НИХРОМ-СИТАЛЛОВОЕ ПОКРЫТИЕ / ПРОЧНОСТЬ СЦЕПЛЕНИЯ / ТЕРМОСТОЙКОСТЬ / ФАЗА / СТРУКТУРА / СТЕКЛОМАТРИЦА / SYNTHESIS / PREPARATION / FORMATION / COMPOSITION OF NICHROME-CITALL COATING / ADHESION STRENGTH / HEAT RESISTANCE / PHASE / STRUCTURE / GLASS MATRIX

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Лазарева Елена Александровна, Минько Нина Ивановна

Представлены результаты исследований жаростойких ситалловых покрытий для защиты нихромовых сплавов, полученных на основе систем RxOy-MgO-Al2O3-SiO2-TiO2 (R=Li+, K+, Mg2+, Ca2+, Ba2+) и RxOy-Al2O3-SiO2-TiO2 (R = Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Fe3+, Mn4). Доказано, что такие покрытия способны обеспечить антикоррозионную защиту нихромовых сплавов при их эксплуатации в условиях высоких температур. Приведены результаты аналитических и экспериментальных исследований жаростойких ситалловых покрытий, что позволило выявить теоретические и технологические основы формирования ситаллового покрытия на поверхности нихромового сплава и определить механизм формирования композиции нихром-покрытие.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Лазарева Елена Александровна, Минько Нина Ивановна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THEORETICAL AND TECHNOLOGICAL BASIS FOR THE FORMATION OF A NICHROME-COATING COMPOSITION

The results of research on heat-resistant Sitall coatings for the protection of nichrome alloys obtained on the basis of the RxOy-MgO-Al2O3-SiO2-TiO2 (R=Li+, K+, Mg2+, Ca2+, Ba2+) and RxOy-Al2O3-SiO2-TiO2 (R = Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Fe3+, Mn4+) systems are presented. It is proved that such coatings can provide anti-corrosion protection of nichrome alloys when they are used at high temperatures. The results of analytical and experimental studies of heat-resistant Sitall coatings are presented, which allowed us to identify the theoretical and technological bases for the formation of a Sitall coating on the surface of a nichrome alloy and determine the mechanism for the formation of a nichrome-coating composition.

Текст научной работы на тему «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ СИТАЛЛОВОГО ПОКРЫТИЯ И ЕГО КОМПОЗИЦИИ С НИХРОМОВЫМ СПЛАВОМ»

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 4

УДК 621.793 DOI: 10.17213/1560-3644-2020-4-72-78

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ СИТАЛЛОВОГО ПОКРЫТИЯ И ЕГО КОМПОЗИЦИИ С НИХРОМОВЫМ СПЛАВОМ

© 2020 г. Е.А. Лазарева1, Н.И. Минько2

1 Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия, 2Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, г. Белгород, Россия

THEORETICAL AND TECHNOLOGICAL BASIS FOR THE FORMATION OF A NICHROME-COATING COMPOSITION

E.A. Lazareva1, N.I. Minko2

1Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia, 2Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov, Belgorod, Russia

Лазарева Елена Александровна - канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой «Дизайн», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: lazarewa_urgtu@mail.ru

Минько Нина Ивановна - д-р техн. наук, профессор, кафедра «Технология стекла и керамики», Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, г. Белгород, Россия. E-mail: minjko_n_i@mail.ru

Lazareva Elena A. - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department «Design», Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: lazarewa_urgtu@mail.ru

Minko Nina I. - Doctor of Technical Sciences, Professor, Department «Glass and Ceramics Technology», Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov, Belgorod, Russia. E-mail: minjko_n_i@mail.ru

Представлены результаты исследований жаростойких ситалловых покрытий для защиты нихро-мовых сплавов, полученных на основе систем RxOy-MgO-Al2O3-SiO2-TiO2 (R=Li+, K+, Mg2+, Ca2+, Ba2+) и RxOy-Al2O3-SiO2-TiO2 (R = Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Fe3+, Mn4). Доказано, что такие покрытия способны обеспечить антикоррозионную защиту нихромовых сплавов при их эксплуатации в условиях высоких температур. Приведены результаты аналитических и экспериментальных исследований жаростойких ситалловых покрытий, что позволило выявить теоретические и технологические основы формирования ситаллового покрытия на поверхности нихромового сплава и определить механизм формирования композиции нихром-покрытие.

Ключевые слова: синтез; получение; формирование; композиция нихром-ситалловое покрытие; прочность сцепления; термостойкость; фаза; структура; стекломатрица.

The results of research on heat-resistant Sitall coatings for the protection of nichrome alloys obtained on the basis of the RxOy-MgO-Al2O3-SiO2-TiO2 (R=Li+, K+, Mg2+, Ca2+, Ba2+) and RxOy-Al2O3-SiO2-TiO2 (R = Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Ba2+, Fe3+, Mn4+) systems are presented. It is proved that such coatings can provide anti-corrosion protection of nichrome alloys when they are used at high temperatures. The results of analytical and experimental studies of heat-resistant Sitall coatings are presented, which allowed us to identify the theoretical and technological bases for the formation of a Sitall coating on the surface of a nichrome alloy and determine the mechanism for the formation of a nichrome-coating composition.

Keywords: synthesis; preparation; formation; composition of nichrome-citall coating; adhesion strength; heat resistance; phase; structure; glass matrix.

Жаростойкие ситалловые покрытия для защиты нихромовых сплавов занимают особое место в обеспечении работоспособности, ресурса и надёжности нихромовых изделий, работающих в условиях высоких температур 900 - 1150 °С [1]. На основании ранее проведенных исследований было установлено, что для создания таких покрытий целесообразно использовать сподумено-

вую, кордиеритовую и высококремнезёмистую системы и модифицировать их щелочными и щёлочноземельными оксидами [2].

Исследователи [3], разработав жаростойкие стеклокристаллические эмали на основе стекол системы R2O-CaO-MeO-Al2O3-SiO2, где R2O = Li2O, ^20, а МеО = MgO, №0, FeO, МпО, 2п0, определили, что такие покрытия образуют-

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 4

ся на металлическом субстрате в температурном интервале 1050...1150 °С. В.В. Варгин с сотрудниками выявили, что параметры структуры пи-роксеновой фазы, при условии плотной упаковки атомов, обусловливают высокие показатели физико-механических и эксплуатационных свойств закристаллизованных покрытий [3].

В статье [4] отмечены результаты разработки целого ряда жаростойких стеклокристал-лических эмалей для нихромовых сплавов и сталей на основе стеклообразующих систем: Ях0-Ме0-А120з-8Ю2-ТЮ2 и RxO-Al2Oз-B2Oз-8Ю2-ТЮ2 (Я = П+, К+, Ме2+, Са2+, Ва2), которые имеют высокие показатели сцепления, в том числе благодаря наличию в их составе Сг203, №0 и Fe20з.

Е.А. Манышевой [5 - 9] разработаны покрытия с достаточно высокими показателями функциональных свойств: прочности сцепления композиции нихром - покрытие, термо- и жаростойкости, обусловленных введением Сг203 и N10 - технически чистых добавок на помол, и механизмом ситаллизации. Е.А. Лазаревой в соавторстве с А.П. Зубехиным и другими сотрудниками [10,11] была разработана стекломатрица жаростойкого ситаллового покрытия для нихро-мовых сплавов с повышенным коэффициентом диффузного отражения (КДО), в состав которой входил 2п0 в количестве 5 %, обусловливая в комплексе с ТЮ2 формирование мелкозернистой объёмной кристаллизации. Однако использование химически чистых сырьевых материалов значительно увеличивает стоимость технологии покрытий. В связи с этим необходимо было разработать технологию жаростойких ситалловых покрытий на основе вторичных продуктов промышленного производства. К числу последних относится вторичный продукт металлургического производства, содержание стеклообразующих оксидов в котором достигает 70.80 % ^Ю2, АЬ0з, Бе20з, Мп02, С^0з, Мо0з, 8Ь20з). Его применение в технологии жаростойких ситалло-вых покрытий представляет особый научный и практический интерес.

Технологические основы получения ситалловых покрытий

Рассмотрим физико-химические и технологические основы создания жаростойких си-талловых покрытий на основе системы RX0У-АЬ0з-8Ю2-ТЮ2 (Я = П+, К+, Ме2+, Са2+, Ва2+, Рез+, Мп4) с использованием вторичного продукта металлургического производства. Как

известно [12 - 15], технология ситалловых покрытий состоит из стадий, соответствующих эмалированию: приготовление шихты ^ варка стекла ^ помол стекла ^ приготовление шликера ^ нанесение шликера на металл ^ сушка ^ обжиг покрытия. Завершающий этап формирования покрытия заключается в применении термообработки покрытия по установленному режиму, поскольку полученное из соответствующего матричного стекла покрытие должно быть превращено в ситалл путём направленной кристаллизации. Главная особенность ситалло-вых покрытий - тонкозернистая равномерная стеклокристаллическая структура с размером частиц до 1 - 3 мкм [1, 2, 15]. Жаростойкие покрытия должны обладать комплексом эксплуатационных свойств - механических и термомеханических, к числу которых, прежде всего, относятся высокая прочность сцепления покрытия с нихромом и ресурсность, обусловленная термостойкостью и жаростойкостью. В связи с этим покрытия разрабатывались на основе синтезированных стекломатриц в системе Rx0y-A1203-Si02-Ti02

(R = Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca, Ba2+, Fe3+, Mn4+) [1, 12 - 16]. На основе критического анализа литературных и экспериментальных данных [12, 13] установлена целесообразность синтеза жаростойких ситалловых покрытий для нихромовых сплавов на основе вторичного продукта Белокалит-венского металлургического комбината (БМК).

Для разработки и исследования покрытий (табл. 1) готовили шликер следующего состава, % (по массе): стекломатрица (фритта) - 97, добавки на помол оксиды СоО и NiO - 0.3, сверх 100 % добавляли глину Владимирскую - 5,0 и H3BO3 - 0,1. Влажность шликера составила 40 % от веса сухой смеси стекломатрицы с добавками.

Таблица 1 / Table 1 Химический состав покрытий / The chemical compound of the coatings

№ покрытия Содержание компонентов, % (по массе)

(№ стекломатрицы) Стекломатрица СоО NiO Глина H3BO3

1(1) 3 0

2(1) 97 2 1 5,0 0,1

3(1) 1 2

4(1) 0 3

1(2) 3 0

2(2) 97 2 1 5,0 0,1

3(2) 1 2

4(2) 0 3

Химический состав экспериментальных стекломатриц представлен в табл. 2. Шликер наносили кистью и обливом с последующим полным высушиванием образцов. После этого образцы

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 4

подвергали обжигу в муфельной печи в интервале температур 1050... 1120 °С в течение 3 мин.

Результаты синтеза и характеристика полученных покрытий приведены в табл. 3.

Актуальным является установление механизма формирования ситаллового покрытия и его композиции с нихромовым сплавом.

Физико-химические основы формирования композиции

нихром - ситалловое покрытие

Согласно результатам исследований [4, 17], в основе формирования композиции нихром -покрытие лежат следующие физико-химические процессы:

- активация окислительно-восстановительных процессов в композиции нихром - покрытие, сопровождающаяся образованием твердых растворов;

Химический состав ситалловой i / The chemical compound of the

- наличие поверхностного слоя стекла, замедляющего диффузию кислорода к нихромовому сплаву и растворяющего продукты их взаимодействия.

Изучению влияния оксидов сцепления на величину прочности сцепления в композиции нихром - покрытие посвящены исследования, представленные в работах [9 - 16, 18], авторами которых выявлено, что в качестве добавок на помол для повышения прочностных характеристик чаще используются Сг203, NiO, CoO. Эти оксиды в технологии покрытий являются также огнеупорными наполнителями - компонентами, улучшающими жаростойкость и другие термомеханические свойства покрытий, а оксиды Fe203 и MnO2 улучшают их смачивающую способность.

Таблица 2 / Table 2

стекломатрицы на основе шлака Sitall glass matrix based on slag

Наименование Содержание компонентов, % (по массе)

SiO2 Л12Оз MgO CaO BaO K2O Li2O Na2O TiO2 MoO3 Fe2O3 Cr2O3 MnO2 Sb2O3

Стекломатрица на основе сырья марок «хч» и «ч» (№1) 40,400 26,600 2,000 8,900 2,000 4,800 4,500 2,800 8,000 - - - - -

Стекломатрица на основе шлака (№2) 40,400 26,600 2,000 8,900 2,000 4,800 4,500 2,800 7,236 0,010 0,720 0,014 0,017 0,003

Таблица 3 / Table 3

Характеристика синтезированных покрытий / Characteristics of synthesized coatings

№ покрытия -№ стекломатрицы Добавки на помол Co0:Ni0, % Температура обжига, время выдержки Состояние поверхности покрытия Цвет

1 - 1 3:0 1080 °C, 3 мин пористая, шероховатая темно-синий

2 - 1 3:0 1090 °C, 3 мин пористая, шероховатая темно-синий

3 - 1 3:0 1100 °C, 3 мин гладкая, блестящая синий

4 - 1 3:0 1120 °C, 3 мин гладкая, блестящая, неоднородная темно-синий

5 - 1 2:1 1090 °C, 3 мин рельефная, блестящая светло-голубой

6 - 1 2:1 1100 °C, 3 мин гладкая, блестящая голубой

7 - 1 1:2 1070 °C, 5 мин шероховатая серо-голубой

8 - 1 1:2 1185 °C, 5 мин шероховатая серо-голубой

9 - 1 1:2 1090 °C, 3 мин шероховатая серо-голубой

10 - 1 1:2 1120 °C, 3 мин гладкая, блестящая, неоднородная серо-голубой

11 - 1 0:3 1100 °C, 3 мин гладкая, блестящая темно-бежевый

12 - 2 3:0 1090 °C, 3 мин рельефная, с блеском темно-зеленый

13 - 2 3:0 1100 °C, 3 мин рельефная, с блеском темно-зеленый

14 - 2 1120 °C, 3 мин гладкая, блестящая, неоднородная темно-зеленый

15 - 2 2:1 1070 °C, 3 мин шероховатая серо-голубой

16 - 2 2:1 1100 °C, 3 мин рельефная, с блеском серо-зеленый

17 - 2 1:2 1070 °C, 3 мин шероховатая серо-зеленый

18 - 2 1:2 1080 °C, 3 мин шероховатая, слабый блеск серо-зеленый

19 - 2 1:2 1090 °C, 3 мин шероховатое темно-зеленый

20 - 2 0:3 1100 °C, 3мин пористое, шероховатое темно-бежевый

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 4

А.П. Зубехин, О.Н. Ткачева [19] установили, что композиции добавок огнеупорных наполнителей №0 и СоО повышают прочность сцепления покрытия с металлом. Кроме того, авторы работы выявили опасность излишне интенсивного предварительного окисления, так как оно приводит к формированию слоя окалины, не способного связаться со стеклофазой из-за низкого уровня растворения шпинелей в ней. В таком случае нихром оказывается отделенным от покрытия прослойкой сравнительно непрочной окалины, что ведет к снижению прочности сцепления [3, 18, 20]. Поверхность нихромовых сплавов, подвергшихся высокотемпературному окислению, содержит Сг2О3 и №0, которые также способствуют формированию композиции нихром - покрытие при взаимодействии с силикатным расплавом покрытия. В работах [5 - 9] описан процесс разработки эффективного режима термической обработки и системы нихром - покрытие и предварительного окисления нихрома при температуре 960 °С в течение 30 мин. Формирование жаростойкого ситаллового покрытия и композиции нихром-покрытие представлено в виде схемы (рис. 1).

960...20*С

Рис. 1. Схема формирования ситаллового покрытия

и его композиции с нихромовым сплавом / Fig. 1. Scheme of formation of a Sitall coating and its composition with nichrome fusion

На основании данных С.С. Солнцева [21], Е.И. Литвиновой [18], А.П. Зубехина и Е.А. Маны-шевой [5 - 9], А.М. Кондюрина [22] и других авторов можно считать, что формирование контактного слоя нихром - покрытие осуществляется в два этапа:

1) формирование и растворение поверхностного слоя нихрома, диффузия кислорода из атмосферы к нихрому сквозь микропоры покрытия с последующим частичным окислением нихрома;

2) ситаллизация покрытия в процессе эксплуатации, обусловливающая высокие функционально-технологические свойства композиции нихром - покрытие.

По мнению Е.А. Лазаревой, А.П. Зубехина и Н.И. Минько [1, 2, 11, 15, 16], на первом этапе, при взаимодействии расплава покрытия с нихромом происходит растворение Сг203 и NiO, входящих в состав оксидной пленки субстрата. Параллельно идет дальнейшее окисление поверхности субстрата за счет кислорода как расплава покрытия, так и диффундирующего из воздуха. На втором этапе формируются хромсо-держащие кристаллические фазы, на количество и скорость образования которых влияет температура и время эксплуатации покрытия. Наряду с этим образуются никельсиликатные, хромсили-катные и другие фазы.

Функциональные свойства

При формировании композиции нихром -покрытие, представляющей собой контактный слой, который образуется в результате протекающих физико-химических процессов, одним из основных свойств является прочность сцепления. Для определения прочности сцепления образцы нихрома с покрытием обжигали при разной температуре. Температурный режим обжига определяли экспериментальным путём, учитывая зависимость интервала плавкости от температуры.

Кроме того, учитывалось, что при температурах 1180.1200 °С происходит рекристаллизация нихрома Х20Н80. В связи с этим температурный режим обжига выбран в интервале 1050.1120 °С. Установлено, что при температуре 1050 °С покрытия всех составов не оплавляются, имеют матовость, скалываются при остывании образцов. При температуре 1070 °С покрытия исследуемой системы полностью не оплавляются, имеют микротрещины, матовость, скалываются до 20 % их поверхности. Наилучшие результаты были получены при обжиге покрытий на основе стекломатрицы № 1 с добавлением

ISSN 1560-3644 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИМ РЕГИОН._ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2020. № 4

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 4

CoO:NiO = 3:0, а также на основе этой же стек-ломатрицы с добавкой активаторов сцепления CoO:NiO = 2:1; на основе стекломатрицы № 2 с добавлением CoO:NiO = 2:1 в интервале температур П00...П20 °С. Время формирования этих покрытий на субстрате 3.5 мин. Полученные покрытия обладают достаточной сплошностью и блеском.

Для определения прочности сцепления композиции нихром - покрытие применяли экспресс-метод. Для этого покрытия наносили на нихромовую ленту и обжигали образцы при 1100 °С. Испытание на прочность сцепления проводили методом изгиба образца на 180°. Прочность сцепления определялась по степени целостности покрытия на закруглённой поверхности образца.

При исследовании применяли образцы с покрытиями 3 и 6 (стекломатрица № 1) и 16 (стекломатрица № 2) трёх составов каждой серии, наилучшие результаты представлены в табл. 4.

Таблица 4 / Table 4

Зависимость прочности сцепления контактного слоя нихром-покрытие от состава покрытия / Dependence of the adhesion strength of the contact layer of the nichrome coating on the coating composition

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

При испытании на прочность сцепления выявлено, что покрытие, синтезированное на основе стекломатрицы с использованием техногенного сырья, имеет хорошую прочность сцепления с нихромовым субстратом. Наибольшую прочность сцепления - 90 %, имеет покрытие, синтезированное на основе стекломатрицы № 1 с добавкой активаторов сцепления при соотношении оксидов Со0:№0 = 3:0, что свидетельствует о возможности использования этой стекломат-рицы в качестве основы для создания жаростойких ситалловых покрытий и рекомендуется для дальнейших исследований.

Необходимость длительной защиты ни-хромовых сплавов от высокотемпературной коррозии определяет особую актуальность изучения их ресурсности. В связи с этим весьма важным является изучение их термостойкости. Испытания на термостойкость проводили в жестких

условиях: после выдержки в течение трёх минут при температуре 1000 °С резко охлаждали в воде при комнатной температуре до появления сколов.

Температура испытаний обусловлена тем, что выше 1000 °С начинается размягчение исходных покрытий. Результаты определения термостойкости представлены в табл. 5.

Таблица 5 / Table 5

Термостойкость покрытий / Thermostability of coatings

№ покрытия -№ стекломатрицы Оценка поверхности покрытий Число теплосмен до сколов на торцах образцов

3 - 1 Тёмно-синий цвет, блеск, сплошность, отсутствие видимых сколов 6

6 - 1 Голубой цвет, сплошность, блеск, отсутствие видимых сколов 5

16 - 2 Серо-зеленый цвет, сплошность, блеск, отсутствие видимых сколов 4

Очевидно, наиболее высокой термостойкостью обладают покрытия, синтезированные на основе стекломатрицы № 1. Термической обработке были подвергнуты образцы всех серий при следующих температурах: ¿1 = 620 °С, когда осуществляются предкристаллизационные процессы, ¿2 = 690 °С, ¿з = 790 °С, и = 960 °С - температуры формирования основных кристаллических фаз. Время выдержки в каждом случае 2 часа. Установлено, что увеличение температуры и времени термообработки приводит к значительному повышению термостойкости всех покрытий. При этом покрытие № 3 - 1 имеет наибольшую термостойкость: на 15 термоциклов выше, чем у покрытия № 6 - 1, что объясняется ситал-лизацией, продолжающейся в процессе службы.

Выводы

Определён состав оптимального жаростойкого ситаллового покрытия для нихромовых сталей и сплавов, % (по массе): стекломатрица № 1 - 97, Часовьярская глина - 5, Н3ВО3 - 0,01, Со0:№0 = 3:0. Изучено влияние добавок СоО, №0 на прочность сцепления композиции нихром - покрытие. Показано, что наибольшей прочностью сцепления обладают покрытия, содержащие в своем составе 3 % СоО.

Установлено, что формирование ситаллового покрытия и композиции нихром - покрытие обу-

№ покрытия -№ стекломатрицы Соотношение оксидов СоО и NiO Прочность сцепления, % сколов на см2

СоО: NiO по покрытию до нихрома

3 - 1 3:0 10 7

6 - 1 2:1 17 12

16 - 2 2:1 20 16

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2020. No 4

словлено протеканием комплекса технологических процессов, основными из которых являются: образование расплава покрытия; регулируемая объемная мелкодисперсная кристаллизация покрытия; физико-химическое взаимодействие на границе нихром - покрытие с образованием сцепляющего контактного слоя. Выявлено, что образование шпинелей NiFe2O4, БеСг204 и БеЛ1204 наряду с остаточной стеклофазой обусловливают высокую прочность сцепления и ресурсность композиции нихром - покрытие.

Литература

1. Минько Н.И., Лазарева Е.А. Опытно-промышленная апробация жаростойкого ситаллового покрытия для высокотемпературной антикоррозионной защиты нихромо-вых сплавов // Стекло и керамика. 2019. № 11. С. 29 - 34.

2. Лазарева Е.А. Исследования в области синтеза стекло-кристаллических покрытий для защиты металлов и сплавов от высокотемпературной газовой коррозии // Изв. вузов Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2019. № 2. С. 103 - 107. Б01; 10.17213/0321-2653-2019-2-103-107.

3. Варгин В.В. Эмалирование металлических изделий. Л.: Машиностроение, 1972. 496 с.

4. Горбатенко В.Е., Ратькова В.П., Голосницкая Л.А. [и др.]. Защита деталей обжигового инструмента конвейерных эмалировочных печей // Защитные технологические покрытия металлов: тез. докл. II Всесоюз. совещ., Москва, 12 - 16 янв. 1981 г. М.: Наука, 1981. 34 с.

5. Зубехин А.П., Манышева Е.А., Ратькова В.П. Структура и фазообразование в стеклокристаллических материалах системы Rx0-A120з-SЮ2-TЮ2 (Я=Ы+, №+, К+, Са2+, Ва2+) // Стеклоэмали и жаростойкие покрытия для металлов: тез. докл. Междунар. научн.-техн. конф., 22 - 25 сент. 1993г. Новочеркасск, 1993. 47 с.

6. Зубехин А.П., Манышева Е.А. Особенности синтеза жаростойкого стеклокристаллического покрытия // Стекло и керамика. 1996. № 3. С. 30 - 32.

7. Манышева Е.А. Жаростойкие ситалловые покрытия для нихромовых сплавов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.17.11 / Новочеркасский техн. ун-т. Москва, 1996. 21 с.

8. Зубехин А.П., Манышева Е.А., Ратькова В.П., Яценко Н.Д. Жаростойкие ситаллизированные покрытия для электронагревателей // Коррозионностойкие покрытия: труды Всесоюз. совещ. по жаростойким покрытиям, Одесса, 2 - 4 октября 1989. СПб: Наука, 1992. С. 200 - 203.

9. А.с. 1805101. Стеклокристаллическая эмаль дня жаростойкого покрытия / А.П. Зубехин, Е.А. Манышева, В.П. Ратькова (Россия). Заявл. 29.11.90: Опубл. 30.03.93. Бюл. №12.

10. Лазарева Е.А. Зубехин А.П., Очкурова Л. Д. Разработка состава стекломатрицы светлого жаростойкого ситаллового покрытия для нихромовых сплавов // Стекло и керамика. 1999. № 9. C. 25 - 27.

11. Лазарева Е.А., Мамаева Ю.С. Защита нихромовых сталей и сплавов от высокотемпературной газовой коррозии // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2006. № 2. С. 46 - 50.

12. Лазарева Е.А., Мамаева Ю.С., Тарарина М.О. Синтез жаростойких стеклокристаллических покрытий с использованием высокоглиноземистого отхода // Стекло и керамика. 2009. № 3. С. 21 - 23.

13. Пат. 2209787 РФ, С03С8/14 №2002101707/03; заявл. 17.01.2002 / Жаростойкое ситалловое покрытие для нихромовых сталей и сплавов / Лазарева Е.А., Капелюжная Н.П., Мамаева Ю.С., Воробьёв А.С. Опубл. 10.08.2003.

14. Пат. 2275341 РФ МКИ С03С8/14. № 2004137203/03/ / Жаростойкое стеклокристаллическое покрытие с ситал-ловой структурой для нихромовых сталей и сплавов / Е.А. Лазарева, Ю.С. Мамаева, А.А. Бахчин / Заявл. 20.12. 2004: Опубл. 27.04.2006.

15. Минько Н.И., Лазарева Е.А. Защита изделий из нихромовых сплавов от высокотемпературной коррозии (обзор) // Стекло и керамика. 2018. № 6. С. 19 - 23.

16. Лазарева Е.А. Зубехин А.П., Очкурова Л.Д. Основные закономерности синтеза и формирования светлых жаростойких ситалловых покрытий для нихромовых сплавов // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2000. № 1. С. 78 - 80.

17. Ефимова В.А., Герасимов В.В. Полифосфатные покрытия для черных и цветных металлов // Жаростойкие неорганические соединения. Л.: Наука. 1990. С. 71 - 73.

18. Литвинова Е.И. Металл для эмалирования: 3-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1987. 279 с.

19. Ткачева О.Н., Зубехин А.П., Ткачев А.Г. Ресурсосберегающая технология эмалирования // Стеклоэмали и жаростойкие покрытия для металлов: тез. докл. Междунар. науч.-техн. конф., г. Новочеркасск, 22- 25 сент. 1993 г. Новочеркасск, 1993. 80 с.

20. Аппен А.А. Температуроустойчивые неорганические покрытия. Л.: Химия, 1976. 296 с.

21. Солнцев С.С. Защитные технологические покрытия и тугоплавкие эмали. М.: Машиностроение, 1984. 256 с.

22. Кондюрин А.М. Жаростойкие стеклокристаллические

покрытия для защиты нихромовых сплавов от газовой коррозии: автореф. дис. ... канд. техн. наук. СПб., 1994. 17 с.

References

1. Minko N.I., Lazareva E.A. Pilot-testing of a refractory Sitall coating for High-Temperature anticorrosion Protection of nichrome alloys // Glass and Ceramics. 2019. No. 11. Pp. 29 - 34.

2. Lazareva E.A. Research in the field of synthesis of glass-crystal coatings for the protection of metals and alloys from high-temperature gas corrosion // University News. North-Caucasian Region. Technical Sciences Series. 2019. No. 2. Pp. 103 - 107. DOI: 10.17213/0321-2653-2019-2-103-107

3. Vargin V.V. Enameling of metal products. L.: mechanical engineering, 1972. 496 p.

4. Gorbatenko V.E., Ratkova V.P., Golosnitskaya L.A. and others. Protection of details of the firing tool of conveyor enameling furnaces //Protective technological coatings of metals: tez. docl. II all-Union. conference, Moscow, January 12 - 16, 1981. Moscow: Nauka, 1981. 34 p.

5. Zubekhin A.P., Manysheva E.A., Ratkova V.P. Structure and phase formation in glass-crystal materials of the RxO-Al2P3-SiO2-TiO2 system (R=Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Ba2+) // Glass enamel and heat-resistant coatings for metals: TEZ. docl. International. scientific-technical Conf., 22 - 25 September 1993. Novocherkassk, 1993. 47 p.

ISSN 1560-3644 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE 2020. No 4

6. Zubekhin A.P., Manysheva E.A. Features of the synthesis of heat-resistant glass-crystal coating // Glass and ceramics. 1996. No. 3. Рр. 30 - 32.

7. Manysheva E.A. Heat-resistant sitall coatings for nichrome alloys: autoref. dis. candidate-the technical. science: 05.17.11 / Novocherkassk technical University. Moscow, 1996. 21 p.

8. Zubekhin A.P., Manysheva E.A., Ratkova V.P., Yatsenko N.D. Heat-resistant citallized coatings for electric heaters // Corrosion-Resistant coatings: Proceedings of Vses. a meeting. on heat-resistant coatings, Odessa, October 2 - 4, 1989. SPb: Nauka, 1992. Рр. 200 - 203.

9. A.S. 1805101. Glass-crystal enamel for heat-resistant coating / A.P. Zubekhin, E.A. Manysheva, V.P. Ratkova (Russia). 29.11.90; Publ. 30.03.93, Byul. No. 12.

10. Lazareva E.A. Zubekhin A.P., Ochkurova L.D. Development of a glass matrix composition for light-colored heat-resistant glass ceramic coating for nichrome alloys // Glass and ceramics. 1999. No. 9. Рр. 25 - 27.

11. Lazareva E.A., Mamaeva Yu.S. Protection of nichrome steels and alloys from high-temperature gas corrosion // University News. North-Caucasian Region. Technical Sciences Series. 2006. No. 2. Pр. 46 - 50.

12. Lazareva E.A., Mamaeva Yu.S., Tararina M.O. Synthesis of heat-resistant glass crystal coatings using high-alumina waste // Glass and Ceramics. 2009. No. 3. Pр. 21 - 23.

13. Pat. 2209787 of the Russian Federation, С03С8/14 No. 2002101707/03; Appl. 17.01. 2002 / Sitelove heat-Resistant coating for nichrome steels and alloys / Lazareva E.A., Capellina N.P., Mamaev Yu.S., Vorob'ev A.S. // Publ. 10.08.2003.

14. Pat. 2275341 RF MKI S03S8/14. - no. 2004137203/03 / Lazareva E.A., Mamaeva Yu.S., Bakhchin A.A. / Heat-Resistant glass-crystal coating with a Sitall structure for nichrome steels and alloys // 20.12. 2004; Publ. 27.04.2006.

15. Minko N.I., Lazareva E.A. Protection of products made of nichrome alloys from high-temperature corrosion (review) // Glass and ceramics. 2018. No. 6. Pр. 19 - 23.

16. Lazareva E.A. Zubekhin A.P., Ochkurova L.D. Basic laws of synthesis and formation of light heat-resistant Sitall coatings for nichrome alloys // University News. North-Caucasian Region. Technical Sciences Series. 2000. No. 1. Pр. 78 - 80.

17. Efimova V.A., Gerasimov V.V. Polyphosphate coatings for ferrous and non-ferrous metals // Heat-resistant inorganic compounds. L.: Nauka. 1990. Pр. 71 - 73.

18. Litvinova E.I. Metal for enameling. 3rd ed., reprint. and add. M.: Metallurgy, 1987. 279 р.

19. Tkacheva O.N., Zubekhin A.P., Tkachev A.G. Resource-saving technology of enameling // Glass enamel and heat-resistant coatings for metals: TEZ. OKL. International. scientific and technical conferences, Novocherkassk, September 22 - 25, 1993. Novocherkassk, 1993. 80 р.

20. Appen A.A. temperature-Resistant inorganic coatings. L.: Chemistry, 1976. 296 р.

21. Solntsev S.S. Protective technological coatings and refractory enamels. M.: Mashinostroenie, 1984. 256 p.

22. Kondyurin A.M. Heat-Resistant glass-crystal coatings for the protection of nichrome alloys from gas corrosion. Autoref. dis. candidate-the technical. nauk. SPb. 1994. 17 p.

Поступила в редакцию /Received 30 октября 2020 г. / October 30, 2020

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.