[go: up one dir, main page]

RU2527234C1 - Method of producing protective coatings - Google Patents

Method of producing protective coatings Download PDF

Info

Publication number
RU2527234C1
RU2527234C1 RU2013134358/02A RU2013134358A RU2527234C1 RU 2527234 C1 RU2527234 C1 RU 2527234C1 RU 2013134358/02 A RU2013134358/02 A RU 2013134358/02A RU 2013134358 A RU2013134358 A RU 2013134358A RU 2527234 C1 RU2527234 C1 RU 2527234C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zinc
products
articles
polymer
heating
Prior art date
Application number
RU2013134358/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Кубанцев
Original Assignee
Виктор Иванович Кубанцев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Иванович Кубанцев filed Critical Виктор Иванович Кубанцев
Priority to RU2013134358/02A priority Critical patent/RU2527234C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2527234C1 publication Critical patent/RU2527234C1/en

Links

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method of producing protective coatings includes loading articles into a heating apparatus, heating the articles in contact with a zinc-containing saturating mixture and holding at temperature needed to form the required coating thickness and unloading the articles. The saturating mixture used is a polymer-based zinc-containing suspension with the following content of components, wt %: zinc powder 40-95 and polymer binder solution 60-5. The suspension in amount of 0.5-3.0% of the weight of zinc-coated articles is pre-deposited on the surface of the articles in an even layer. After curing the polymer, the articles are placed inside the heating apparatus, heated to temperature higher than 250°C and held to enable formation of the required coating thickness.
EFFECT: obtaining a high-quality protective coating on metal articles in a wide range of dimensions of the zinc-coated articles and thickness of the applied protective coatings.

Description

Предлагаемое изобретение относится к антикоррозионной обработке металлических изделий, в частности к термодиффузионному цинкованию, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения и в других отраслях промышленности, где требуется защита металлических изделий от коррозии и старения.The present invention relates to anticorrosion processing of metal products, in particular to thermal diffusion galvanizing, and can be used in any industry and other industries where protection of metal products from corrosion and aging is required.

Известен способ получения цинковых покрытий путем термодиффузионного цинкования, включающий загрузку изделия или партии изделий в реторту поворотной электрической печи, засыпку насыщающей смеси, содержащей 100% цинка, нагрев до температуры цинкования и.выдержку при этой температуре (см. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка металлов и сплавов. - М., 1965, с.248-250).A known method of producing zinc coatings by thermal diffusion galvanizing, including loading the product or a batch of products into the retort of a rotary electric furnace, filling the saturating mixture containing 100% zinc, heating to a galvanizing temperature and holding at this temperature (see Minkevich A.N. Chemical heat treatment of metals and alloys. - M., 1965, p. 248-250).

Недостатком известного способа является высокая стоимость покрытия, а также необходимость предварительной очистки поверхности изделий от ржавчины, масляных пятен и других загрязнений, без чего невозможно обеспечение качественного покрытия.The disadvantage of this method is the high cost of the coating, as well as the need for preliminary cleaning of the surface of the product from rust, oil stains and other contaminants, without which it is impossible to ensure high-quality coating.

Известен также способ получения цинковых покрытий, описанный в патенте РФ №2174159, кл. C23C 10/36, 27.09.2001. По указанному способу нанесения цинкового покрытия путем термодиффузионного цинкования производят загрузку изделий в реторту поворотной электрической печи, засыпку насыщающей смеси, содержащей 80-90% цинка, причем для формирования цинкового покрытия толщиной 1 мкм засыпная масса насыщающей смеси составляет 7,8-8,2 г на 1 м2, герметизацию реторты, нагрев ее до заданной температуры, выдержку при этой температуре, непрерывный сброс избыточного давления в реторте в течение всего времени процесса цинкования, выгрузку изделий из реторты, их мойку и пассивацию.There is also a method of producing zinc coatings described in the patent of the Russian Federation No. 2174159, class. C23C 10/36, 09/27/2001. According to the specified method of applying a zinc coating by thermal diffusion galvanizing, the products are loaded into a retort of a rotary electric furnace, filling the saturating mixture containing 80-90% zinc, and for forming a zinc coating 1 μm thick, the filling mass of the saturating mixture is 7.8-8.2 g 1 m 2 , sealing the retort, heating it to a predetermined temperature, holding it at this temperature, continuously relieving excess pressure in the retort during the entire galvanizing process, unloading the products from the retort, and washing them and passivation.

К недостаткам известного способа относится его низкая эффективность, связанная с большой продолжительностью цикла цинкования каждой партии деталей, со значительным расходованием цинка и с непроизводительными затратами времени и электроэнергии на повторный нагрев корпуса печи и реторты перед каждым циклом процесса цинкования, а также невозможность обеспечения качества покрытий, толщина которых превышает 100 мкм.The disadvantages of this method include its low efficiency, associated with the long duration of the galvanizing cycle of each batch of parts, with a significant expenditure of zinc and unproductive time and energy for reheating the furnace body and retort before each cycle of the galvanizing process, as well as the inability to ensure the quality of coatings, whose thickness exceeds 100 microns.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является известный по патенту РФ №2401320, кл. C23C 10/36, 10.10.2010 способ, согласно которому осуществляют загрузку изделий в реторту нагревательной установки, засыпку насыщающей смеси, содержащей цинк, нагрев и выдержку изделий при температуре 360-450°C, используют насыщающую смесь, содержащую (мас.%) цинка в виде высокодисперсного порошка, 2-5 хлористого алюминия в качестве активатора и окись алюминия или шамот или кварцевый песок в качестве инертного наполнителя.The closest analogue of the invention is known according to the patent of the Russian Federation No. 2401320, class. C23C 10/36, 10/10/2010 the method according to which the products are loaded into the retort of the heating installation, backfilled with a saturating mixture containing zinc, heating and holding the products at a temperature of 360-450 ° C, using a saturating mixture containing (wt.%) Zinc in the form of a fine powder, 2-5 aluminum chloride as an activator, and aluminum oxide or chamotte or quartz sand as an inert filler.

Однако при нанесении покрытий на крупноразмерные изделия массой более 100 кг данный способ не обеспечивает требуемого качества покрытий и характеризуется высокой трудоемкостью процессов загрузки и засыпки порошковой насыщающей смеси, не обеспечивая равномерности ее распределения вдоль реторты, а также коротким сроком службы привода и станины нагревательной установки, подвергающихся большим ударным механическим нагрузкам при вращении и перемещении изделий внутри реторты.However, when coating large-sized products weighing more than 100 kg, this method does not provide the required coating quality and is characterized by the high complexity of the processes of loading and filling the powder saturating mixture, not ensuring uniform distribution along the retort, as well as the short life of the drive and the bed of the heating unit subjected to large shock mechanical loads during rotation and movement of products inside the retort.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в устранении указанных недостатков, а также в создании возможности получения высококачественного покрытия металлических изделий в расширенном диапазоне габаритов цинкуемых изделий и толщин наносимых покрытий за счет обеспечения равномерного нанесения цинксодержащей насыщающей смеси на всю поверхность изделий до начала их термической обработки, осуществляемой при исключения процесса вращения реторты с изделиями.The technical result of the invention consists in eliminating these drawbacks, as well as in creating the possibility of obtaining high-quality coating of metal products in an extended range of dimensions of zinc-coated products and thicknesses of applied coatings by ensuring uniform application of a zinc-containing saturating mixture on the entire surface of the products before they are subjected to heat treatment exceptions to the process of rotation of the retort with products.

Для этого в известном способе получения защитных покрытий, включающем загрузку изделий в нагревательную установку, их нагрев и выдержку в контакте с цинксодержащей насыщающей смесью при температуре, необходимой для образования требуемой толщины покрытия, и последующую выгрузку и охлаждение изделий, согласно изобретению формируют слой насыщающей смеси на поверхности изделия, а в качестве насыщающей смеси используют цинксодержащую суспензию на полимерной основе при следующем содержании компонентов в % (мас): порошка цинка - 40-95 и раствора полимерного связующего 60-5, которую в количестве 0,5-3,0% от массы цинкуемых изделий предварительно наносят на поверхность изделий одним или несколькими ровными слоями. После отверждения полимера изделия размещают внутри нагревательной установки, нагрев осуществляют до температуры, превышающей 250°C, и выдерживают для обеспечения образования требуемой толщины покрытия.To this end, in a known method for producing protective coatings, which includes loading products into a heating installation, heating them and holding them in contact with a zinc-containing saturating mixture at a temperature necessary to form the required coating thickness, and subsequent unloading and cooling of the products, according to the invention, form a saturation mixture layer on the surface of the product, and as a saturating mixture using a zinc-containing suspension on a polymer basis with the following components in% (wt): zinc powder - 40-95 and a solution and a polymer binder 60-5, which in an amount of 0.5-3.0% by weight of the zinc-coated products is preliminarily applied to the surface of the products with one or more even layers. After the polymer has cured, the products are placed inside the heating installation, the heating is carried out to a temperature exceeding 250 ° C, and maintained to ensure the formation of the required coating thickness.

В результате формирования слоя насыщающей смеси на поверхности изделия путем предварительного нанесения цинксодержащей суспензии на полимерной основе и отверждения полимера на поверхности изделия образуется полимерная пленка. При нагреве происходит изменение ее вязкости, что приводит к уменьшению сил, удерживающих частицы цинка, распределенные в объеме полимера, и к их осаждению на поверхности металлического изделия. После чего начинается диффузия цинка в структуру металла, в результате которой атомы цинка замещают атомы железа в его кристаллической решетке с образованием твердого раствора цинка в железе и железа в цинке, т.е. происходит образование интерметаллидных фаз. По мере увеличения температуры и выдержки изделий при этой температуре скорость образования фаз возрастает. Изменяя температуру и время выдержки, формируют требуемую толщину и желаемый состав интерметаллидных фаз. Подбор полимера осуществляют таким образом, чтобы его полная деструкция была достигнута при температуре, равной 0,8-1,4 от температуры выдержки, а время полной деструкции выбирают в пределах от 0,8 до 1,1 времени выдержки. Таким образом при температуре, превышающей 250°C, происходит полное «выгорание» полимера и формирование интерметалидного слоя требуемой толщины в качестве защитного покрытия изделия. Полученное защитное покрытие обладает высокой коррозионной стойкостью, а также высокой ударной вязкостью и износостойкостью. В случаях, когда по условиям эксплуатации изделий требуется повышенная коррозионная стойкость при относительно небольших значениях ударной вязкости и износостойкости, обеспечивают неполную деструкцию полимера. В результате на поверхности интерметаллидного слоя формируется слой, представляющий собой пленку, состоящую из смеси полимера и частичек цинка.As a result of the formation of a layer of a saturating mixture on the surface of the product by pre-applying a zinc-containing suspension on a polymer basis and curing the polymer on the surface of the product, a polymer film is formed. When heated, its viscosity changes, which leads to a decrease in the forces holding the zinc particles distributed in the polymer volume and to their deposition on the surface of the metal product. After that, the diffusion of zinc into the metal structure begins, as a result of which the zinc atoms replace the iron atoms in its crystal lattice with the formation of a solid solution of zinc in iron and iron in zinc, i.e. the formation of intermetallic phases. As the temperature increases and product exposure at this temperature, the rate of phase formation increases. By changing the temperature and the exposure time, the required thickness and the desired composition of the intermetallic phases are formed. The selection of the polymer is carried out so that its complete destruction was achieved at a temperature equal to 0.8-1.4 of the holding temperature, and the time of complete destruction was chosen in the range from 0.8 to 1.1 holding time. Thus, at a temperature exceeding 250 ° C, the polymer completely “burns out” and an intermetalide layer of the required thickness is formed as a protective coating for the product. The resulting protective coating has high corrosion resistance, as well as high impact strength and wear resistance. In cases where, under the operating conditions of the products, increased corrosion resistance is required at relatively small values of impact strength and wear resistance, they provide incomplete destruction of the polymer. As a result, a layer is formed on the surface of the intermetallic layer, which is a film consisting of a mixture of polymer and particles of zinc.

Заявляемое техническое решение обладает новизной и изобретательским уровнем, так как при проведении поиска по источникам патентной и научно-технической информации заявителем не выявлены технические решения, аналогичные предлагаемому изобретению.The claimed technical solution has a novelty and inventive step, since when searching the sources of patent and scientific and technical information, the applicant has not identified technical solutions similar to the invention.

Введены новые существенные признаки, а именно:New significant features have been introduced, namely:

формирование равномерного слоя насыщающей смеси на поверхности изделия путем предварительного нанесения используемой в качестве насыщающей смеси цинксодержащей суспензии на полимерной основе при следующем содержании компонентов в % (мас): порошка цинка - 40-95 и раствора полимерного связующего 60-5, которую в количестве 0,5-3,0% от массы цинкуемых изделий предварительно наносят на поверхность изделий одним или несколькими ровными слоями и после отверждения полимера изделия размещают непосредственно внутри нагревательной установки, нагрев осуществляют до температуры, превышающей 250°C, - благодаря которым совокупность всех существенных признаков обеспечивает достижение нового технического результата, проявляющегося в получении высококачественных защитных покрытий в расширенном диапазоне габаритов цинкуемых изделий и толщин наносимых покрытий, позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию изобретательский уровень.the formation of a uniform layer of a saturating mixture on the surface of the product by preliminary applying a zinc-based suspension used as a saturating mixture to a polymer base with the following components in% (wt): zinc powder - 40-95 and a polymer binder solution 60-5, which is 0, 5-3.0% by weight of galvanized products are preliminarily applied to the surface of the products with one or more even layers and after curing the polymer, the products are placed directly inside the heating installation, heating exist up to a temperature exceeding 250 ° C, due to which the combination of all the essential features ensures the achievement of a new technical result, manifested in obtaining high-quality protective coatings in an extended range of dimensions of zinc-coated products and thicknesses of applied coatings, allows us to conclude that the proposed method meets the criterion of inventive step.

Заявляемый способ получения защитных покрытий применим в машиностроении и других отраслях промышленности, обеспечивается несложными и надежными в работе оборудованием и средствами управления, не требующими больших материальных затрат. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».The inventive method for producing protective coatings is applicable in engineering and other industries, is provided by simple and reliable equipment and controls that do not require large material costs. Therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "industrial applicability".

Реализация предлагаемого изобретения показана на примере способа получения защитного покрытия для крупноразмерных изделий, например, профиль (шпунт), длиной до 12 м, материал ст.10. Партия предназначенных для цинкования изделий имеет массу 3,8 т. Поверхность изделий предварительно очищают от окалины и продуктов коррозии до степени 2 согласно ГОСТ 9.402-2004. Суспензию, содержащую 90% высокодисперсного порошка цинка и 10% раствора высокомолекулярного синтетического термопластичного полимера, например поливинилбутираль, изготавливают в количестве 14,4 кг и наносят на всю поверхность профиля ровным слоем толщиной 150 мкм, например, методом безвоздушного распыления. Затем производят отверждение полимера путем получасовой сушки при температуре 20°C до образования на поверхности профиля полимерной пленки. Затем, транспортируя изделия с помощью конвейера, их размещают внутри нагревательной установки, например печи сопротивления, и производят нагрев до 420°C, измеряя температуру теплоносителя непосредственно у поверхности изделий с помощью лазерного пирометра. При этой температуре выдерживают изделия в течение 1 часа для образования защитного покрытия толщиной 100 мкм. После этого следуют выгрузка изделий и их охлаждение. Таким образом, по всей поверхности каждого изделия сформировано равномерное высококачественное защитное покрытие одинаковой толщины. Это подтверждают результаты металлографических исследований, проведенных в лабораторных условиях с использованием растрового электронного микроскопа (РЭМ) и рентгеновского микроанализатора (РМА).The implementation of the invention is shown on the example of a method for producing a protective coating for large-sized products, for example, a profile (tongue), length up to 12 m, material st.10. The batch of products intended for galvanizing has a mass of 3.8 tons. The surface of the products is first cleaned of scale and corrosion products to degree 2 according to GOST 9.402-2004. A suspension containing 90% fine zinc powder and a 10% solution of high molecular weight synthetic thermoplastic polymer, for example polyvinyl butyral, is made in the amount of 14.4 kg and is applied to the entire surface of the profile with an even layer with a thickness of 150 μm, for example, by airless spraying. The polymer is then cured by drying for half an hour at a temperature of 20 ° C until a polymer film profile is formed on the surface. Then, transporting the products by means of a conveyor, they are placed inside a heating installation, for example, a resistance furnace, and they are heated to 420 ° C by measuring the temperature of the coolant directly at the surface of the products using a laser pyrometer. At this temperature, the products are kept for 1 hour to form a protective coating with a thickness of 100 microns. After this, unloading of products and their cooling follow. Thus, a uniform high-quality protective coating of the same thickness is formed over the entire surface of each product. This is confirmed by the results of metallographic studies conducted in laboratory conditions using a scanning electron microscope (SEM) and an X-ray microanalyzer (RMA).

Claims (1)

Способ получения защитных покрытий путем термодиффузионного цинкования, включающий загрузку изделий в нагревательную установку, нагрев и выдержку изделий, контактирующих с насыщающей цинксодержащей смесью до образования термодиффузионного цинкового покрытия требуемой толщины, а также последующую выгрузку и охлаждение оцинкованных изделий, отличающийся тем, что в качестве насыщающей смеси используют цинксодержащую суспензию на полимерной основе при следующем содержании компонентов, мас. %: порошок цинка - 40-95, раствор полимерного связующего 60-5, которую в количестве 0,5-3,0% от массы цинкуемых изделий предварительно наносят на поверхность изделий ровным слоем, а после отверждения полимера изделия размещают внутри нагревательной установки и осуществляют нагрев до температуры, превышающей 250°C. A method of producing protective coatings by thermal diffusion galvanizing, including loading the products into a heating installation, heating and holding the products in contact with a saturating zinc-containing mixture until a thermal diffusion zinc coating of the required thickness is formed, as well as subsequent unloading and cooling of the galvanized products, characterized in that as a saturating mixture use a zinc-containing suspension on a polymer basis in the following components, wt. %: zinc powder - 40-95, a solution of a polymer binder 60-5, which in an amount of 0.5-3.0% by weight of galvanized products is preliminarily applied to the surface of the products with an even layer, and after curing the polymer, the products are placed inside a heating installation and heating to a temperature exceeding 250 ° C.
RU2013134358/02A 2013-07-22 2013-07-22 Method of producing protective coatings RU2527234C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134358/02A RU2527234C1 (en) 2013-07-22 2013-07-22 Method of producing protective coatings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013134358/02A RU2527234C1 (en) 2013-07-22 2013-07-22 Method of producing protective coatings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2527234C1 true RU2527234C1 (en) 2014-08-27

Family

ID=51456417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013134358/02A RU2527234C1 (en) 2013-07-22 2013-07-22 Method of producing protective coatings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2527234C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2102528C1 (en) * 1990-07-03 1998-01-20 Валерий Иванович Ивашов Coating method
RU2148678C1 (en) * 1998-11-20 2000-05-10 Фришберг Ирина Викторовна Method of manufacturing protective zinc coatings
US20040011428A1 (en) * 2000-10-06 2004-01-22 Mitsuru Nakamura Surface-treating agent for metallic material with excellent suitability for press forming and chemical treatment and method of treatment
RU2401320C1 (en) * 2009-03-17 2010-10-10 Учреждение Российской Академии Наук Объединенный Институт Высоких Температур Ран (Оивт Ран) Method of zincing steel parts

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2102528C1 (en) * 1990-07-03 1998-01-20 Валерий Иванович Ивашов Coating method
RU2148678C1 (en) * 1998-11-20 2000-05-10 Фришберг Ирина Викторовна Method of manufacturing protective zinc coatings
US20040011428A1 (en) * 2000-10-06 2004-01-22 Mitsuru Nakamura Surface-treating agent for metallic material with excellent suitability for press forming and chemical treatment and method of treatment
RU2401320C1 (en) * 2009-03-17 2010-10-10 Учреждение Российской Академии Наук Объединенный Институт Высоких Температур Ран (Оивт Ран) Method of zincing steel parts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5419457B2 (en) Coating agent for protecting metals, in particular steel, from corrosion and / or scaling, and method for coating metals and metal parts
Dutta et al. Morphology and properties of hot dip Zn–Mg and Zn–Mg–Al alloy coatings on steel sheet
UA119821C2 (en) METHOD OF OBTAINING HARDENED PARTS WHICH CANNOT BE CRACKED BY LIQUID METAL
KR20110050586A (en) Diffusion Zinc Coating Method
CA2945560C (en) Method for producing a steel component which is shaped by hot-forming a steel sheet which has a metal coating
EP1583851B1 (en) Corrosion resistant poly-metal diffusion coatings and a method of applying same
CN119243156A (en) Galvanized alloy steel with excellent spot weldability and corrosion resistance
JPS599312B2 (en) Blasting material and surface treatment method using this material
RU2237745C1 (en) Method and process line for deposition of compound-profile steel articles
CN102140644A (en) Method for changing material surface nano property
RU2527234C1 (en) Method of producing protective coatings
Konstantinov et al. Some aspects of sherardizing implementation during anticorrosion protection of heat-treated metal parts
RU2651087C1 (en) Powder mixture for thermodiffusion zinc coating of titanium alloys, the method of thermodiffusion zinc coating of the articles from titanium alloys
JP2017071848A (en) Heat treatment method for black plate covered with conversion coating
EP3561146A1 (en) Single layer zinc alloy plated steel material exhibiting excellent spot weldability and corrosion resistance, and fabrication method therefor
KR102114851B1 (en) Coating composition for anti-galling of stainless steel and thermal diffusion coating method with the composition
US527478A (en) Edward c
RU2685613C1 (en) METHOD OF FORMING COATING CONTAINING INTERMETALLICAL CONNECTIONS OF Ni-Al SYSTEM TO SUBSTRATE FROM ALUMINUM OR ALLOY THEREOF
RU2401320C1 (en) Method of zincing steel parts
RU2547057C1 (en) Method of obtaining protective coatings
KR20200064815A (en) Zinc coated steel sheet having excellent hardness and galling resistance, and method for amnufacturing the same
US1761850A (en) Process for coating, impregnating, or alloying metals and other materials with aluminum and aluminum alloys
RU2527593C1 (en) Method of thermodiffusion galvanising of products from ferromagnetic materials
US1297807A (en) Process of treating coated metals.
Shmorgun et al. Evaluation of wear resistance of Ti-Cu coated surfaces by scratch test