一种防止GCR15钢表面氧化的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110289500.8

申请日:

2011.09.21

公开号:

CN102312065A

公开日:

2012.01.11

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法律详情:

实质审查的生效IPC(主分类):C21D 1/72申请日:20110921|||公开

IPC分类号:

C21D1/72

主分类号:

C21D1/72

申请人:

镇江忆诺唯记忆合金有限公司

发明人:

张志坚; 司松海; 司乃潮; 李晓薇; 杨嵩; 刘光磊

地址:

212009 江苏省镇江市丁卯开发区南纬四路赛尔支路9号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

一种防止GCr15钢表面氧化的方法,属于防止钢表面氧化的技术领域,高温防氧化涂料主要由提纯的凹土(ATP)、Al2O3粉、Cr2O3粉、SiC粉、粘结剂K2SiO3等组成,粒度都是200目。高温防氧化涂料中粉料的配方为:ATP质量分数为55%,Al2O3质量分数为20%,Cr2O3的质量分数为15%,SiC的质量分数为10%。粘结剂K2SiO3的加入量为粉料质量的18%。高温防氧化涂料处理后可进行涂覆,涂覆方法采用浸涂工艺,将配制好的高温防氧化涂料浸涂在GCr15钢的表面,测定在850℃、950℃、1050℃温度下保温60min后脱碳层深度。

权利要求书

1: 一种防止 GCr15 钢表面氧化的方法, 其特征为 : 高温防氧化涂料主要由提纯的凹土 (ATP)、 Al2O3 粉、 Cr2O3 粉、 SiC 粉、 粘结剂 K2SiO3 等组成, 粒度都是 200 目 ; ATP 主要成分为 : MgO : 11.36%, Al2O3 : 5.75%, CaO : 8.17%, SiO2 : 66.19%, K2O : 1.45%, Fe2O3 : 5.39%, TiO2 : 1.68%, 其它 0.01% ; 高温防氧化涂料中粉料的配方为 : ATP 质量分数为 55%, Al2O3 质量 分数为 20%, Cr2O3 的质量分数为 15%, SiC 的质量分数为 10% ; 粘结剂 K2SiO3 的加入量为 粉料质量的 18% ; 高温防氧化涂料处理工艺为 : 所有粉料混合后加入 50%粘结剂进行机械 搅拌并进行超声波震动, 进行 15min, 在机械搅拌和超声波震动的基础上, 加入余下的 50% 粘结剂, 再进行 25min ; 将配制好的高温防氧化涂料浸涂在 GCr15 钢的表面, 测定在 850℃、 950℃、 1050℃不同温度下保温 60min 后脱碳层深度, 以及在 1050℃温度下, 不同保温时间 后脱碳层深度。
2: 根据权利要求 1 所述一种防止 GCr15 钢表面氧化的方法, 温度越高, 有保护的 GCr15 钢脱碳层深度减少量的百分比越大 ; 在 850℃温度下, 保温时间为 60min 时, 有保护的 GCr15 钢脱碳层深度减少量百分比为 54.55% ; 在 1050℃温度下, 保温时间为 60min 时, 有保护的 GCr15 钢脱碳层深度减少量百分比为 62.26%。
3: 根据权利要求 1 所述一种防止 GCr15 钢表面氧化的方法, 保温时间越长, 有保护的 GCr15 钢脱碳层深度减少量的百分比越大 ; 在 1050℃温度下, 保温时间为 20min 时, 有保护 的 GCr15 钢脱碳层深度减少量的百分比为 50%, 保温时间为 60min 时, 有保护的 GCr15 钢脱 碳层深度减少量的百分比为 62.26%。
4: 55% ; 在 1050℃温度下, 保温时间为 60min 时, 有保护的 GCr15 钢脱碳层深度减少量百分比为 62.26%。 3. 根据权利要求 1 所述一种防止 GCr15 钢表面氧化的方法, 保温时间越长, 有保护的 GCr15 钢脱碳层深度减少量的百分比越大 ; 在 1050℃温度下, 保温时间为 20min 时, 有保护 的 GCr15 钢脱碳层深度减少量的百分比为 50%, 保温时间为 60min 时, 有保护的 GCr15 钢脱 碳层深度减少量的百分比为 62.26%。
5: 75%, CaO : 8.17%, SiO2 : 6
6: 19%, K2O : 1.45%, Fe2O3 : 5.39%, TiO2 : 1.68%, 其它 0.01% ; 高温防氧化涂料中粉料的配方为 : ATP 质量分数为 55%, Al2O3 质量 分数为 20%, Cr2O3 的质量分数为 15%, SiC 的质量分数为 10% ; 粘结剂 K2SiO3 的加入量为 粉料质量的 18% ; 高温防氧化涂料处理工艺为 : 所有粉料混合后加入 50%粘结剂进行机械 搅拌并进行超声波震动, 进行 15min, 在机械搅拌和超声波震动的基础上, 加入余下的 50% 粘结剂, 再进行 25min ; 将配制好的高温防氧化涂料浸涂在 GCr15 钢的表面, 测定在 850℃、 950℃、 1050℃不同温度下保温 60min 后脱碳层深度, 以及在 1050℃温度下, 不同保温时间 后脱碳层深度。 2. 根据权利要求 1 所述一种防止 GCr15 钢表面氧化的方法, 温度越高, 有保护的 GCr15 钢脱碳层深度减少量的百分比越大 ; 在 850℃温度下, 保温时间为 60min 时, 有保护的 GCr15 钢脱碳层深度减少量百分比为 54.55% ; 在 1050℃温度下, 保温时间为 60min 时, 有保护的 GCr15 钢脱碳层深度减少量百分比为 62.26%。 3. 根据权利要求 1 所述一种防止 GCr15 钢表面氧化的方法, 保温时间越长, 有保护的 GCr15 钢脱碳层深度减少量的百分比越大 ; 在 1050℃温度下, 保温时间为 20min 时, 有保护 的 GCr15 钢脱碳层深度减少量的百分比为 50%, 保温时间为 60min 时, 有保护的 GCr15 钢脱 碳层深度减少量的百分比为 62.26%。

说明书


一种防止 GCr15 钢表面氧化的方法

    【技术领域】
     本发明属于防止钢表面氧化的技术领域, 特指一种防止 GCr15 钢表面氧化的方法。 背景技术
     钢铁材料在热加工生产中经常发生氧化现象, 造成材料的基体腐蚀和表层脱碳, 既使材料的组织受损, 又增加了去除氧化皮和脱碳层的处理工序, 严重影响了钢铁材料生 产的经济效益, 因而一直为人们所关注。 GCr15 钢是过共析钢, 加热时易脱碳, 而对要求高硬 度、 耐磨性、 高弹性和韧性的滚珠钢而言, 脱碳会大大降低其表面硬度, 严重影响钢的使用 性能。 目前, 国内的高温抗氧化涂料性能明显落后于一些发达国家, 由于发达国家的产品配 方严格保密, 使得这些涂料价格昂贵, 且在国内市场上很难买到。 国内虽然有资料介绍防脱 碳涂料的有关性能、 特点和购买方式, 但价格昂贵 ( 平均 60 元 /kg), 成本太高。 因此研发出 能耐高温 (1100℃左右 )、 价格低廉的抗氧化涂料具有十分重要的现实意义。
     设计防氧化脱碳的保护涂料配方时, 综合运用高温熔膜屏蔽保护机理和氧化还原 保护机理。同时, 为了使涂料具有适宜的涂覆性能和工艺性能, 应当选择适当的粘合剂、 添 加剂、 表面活性剂和溶剂等。本发明开发一种防止 GCr15 钢表面氧化的方法。 发明内容 本发明的目的是开发出一种防止 GCr15 钢表面氧化的方法, 其特征为 : 高温防氧 化涂料主要由提纯的凹土 (ATP)、 Al2O3 粉、 Cr2O3 粉、 SiC 粉、 粘结剂 K2SiO3 等组成, 粒度都 是 200 目。ATP 主要成分为 : MgO : 11.36%, Al2O3 : 5.75%, CaO : 8.17%, SiO2 : 66.19%, K2O : 1.45%, Fe2O3 : 5.39%, TiO2 : 1.68%, 其它 0.01%。 高温防氧化涂料中粉料的配方为 : ATP 质 量分数为 55%, Al2O3 质量分数为 20%, Cr2O3 的质量分数为 15%, SiC 的质量分数为 10%。 粘结剂 K2SiO3 的加入量为粉料质量的 18%。
     高温防氧化涂料处理工艺为 : 高温防氧化涂料处理工艺为 : 所有粉料混合后加入 50%粘结剂进行机械搅拌并进行超声波震动, 进行 15min, 在机械搅拌和超声波震动的基础 上, 加入余下的 50%粘结剂, 再进行 25min。这样可以保证获得适中粘度, 既可以在烘干时 使涂层基本不脱落, 又可以在烧结后能自行剥落。 超声波震动主要使涂料充分搅拌均匀, 并 且使其中的气体充分逸出, 避免在烘干时出现鼓起现象, 同时很好的抑制了涂层内部蜂窝 状气孔的产生。
     高温防氧化涂料涂覆主要有三种方法, 即刷涂、 浸涂、 喷涂。其中刷涂和浸涂法操 作简单, 对设备要求低。因此, 采用这两种方法进行对比实验, 通过对涂层致密性和烘干过 程中的脱落性影响, 确定最佳涂覆方法。由图 1 可知, 刷涂工艺制备的涂层 (a) 干燥后产生 使 明显的裂纹, 这将导致工件在加热保温过程中, 周围的氧化性气体容易扩散到工件内部, 工件基体严重氧化。而用浸涂法工艺制备的涂层则无明显的裂纹, 涂层遮盖率高、 致密性 好, 见图 1(b), 这可有效防止氧化性气体的扩散进入。实践证明, 浸涂法的抗氧化性能明显
     优于刷涂法。
     将配制好的高温防氧化涂料浸涂在 GCr15 钢的表面, 测定在 850℃、 950℃、 1050℃ 下保温 60min 后脱碳层深度, 见表 1。从表 1 中可见, 有保护 ( 浸涂 ) 的脱碳层深度明显减 小。
     表 1 不同温度下的脱碳层深度
     由图 1 可见, 在 1050℃下, 未保护 GCr15 钢的脱碳层深度最大, 为 0.53mm。但经过 保护的 GCr15 钢的脱碳层深度为 0.20mm, 相对减少了 0.33mm, 减少量的百分比为 62.26%。
     将浸涂高温防氧化涂料的 GCr15 钢, 在 1050℃分别保温 20min, 40min, 60min, 所获 得的脱碳层深度如表 2 所示。由表 2 可以看出, 保温时间越长, 有保护 ( 浸涂 ) 的 GCr15 钢 脱碳层深度减少量的百分比越大。
     表 2 不同保温时间下的脱碳层深度
     附图说明
     图 1 不同涂覆方法的涂层烘干后金相显微组织 (a) 刷涂试样 (b) 浸涂试样 图 21050℃ ×60min 下的脱碳层显微组织 (a) 浸涂试样 (b) 未浸涂试样具体实施方式
     实施例 1
     高温防氧化涂料中粉料的配方为 : ATP 质量分数为 55%, Al2O3 质量分数为 20%, Cr2O3 的质量分数为 15%, SiC 的质量分数为 10%。粘结剂 K2SiO3 的加入量为粉料质量的 18%。高温防氧化涂料处理工艺为 : 所有粉料混合后加入 50%粘结剂进行机械搅拌并进行 超声波震动, 进行 15min, 在机械搅拌和超声波震动的基础上, 加入余下的 50%粘结剂, 再 进行 25min。将高温防氧化涂料浸涂在 GCr15 钢的表面, 加热 850℃保温 60min 后测定表面 脱碳层的厚度, 未浸涂高温防氧化涂料表面脱碳层的厚度为 0.22mm, 浸涂高温防氧化涂料 表面脱碳层的厚度为 0.10mm, 脱碳层深度减少量的百分比为 54.55%。实施例 2
     高温防氧化涂料中粉料的配方为 : ATP 质量分数为 55%, Al2O3 质量分数为 20%, Cr2O3 的质量分数为 15%, SiC 的质量分数为 10%。粘结剂 K2SiO3 的加入量为粉料质量的 18%。高温防氧化涂料处理工艺为 : 所有粉料混合后加入 50%粘结剂进行机械搅拌并进行 超声波震动, 进行 15min, 在机械搅拌和超声波震动的基础上, 加入余下的 50%粘结剂, 再 进行 25min。将高温防氧化涂料浸涂在 GCr15 钢的表面, 加热 950℃保温 60min 后测定表面 脱碳层的厚度, 未浸涂高温防氧化涂料表面脱碳层的厚度为 0.41mm, 浸涂高温防氧化涂料 表面脱碳层的厚度为 0.17mm, 脱碳层深度减少量的百分比为 58.54%。
     实施例 3
     高温防氧化涂料中粉料的配方为 : ATP 质量分数为 55%, Al2O3 质量分数为 20%, Cr2O3 的质量分数为 15%, SiC 的质量分数为 10%。粘结剂 K2SiO3 的加入量为粉料质量的 18%。高温防氧化涂料处理工艺为 : 所有粉料混合后加入 50%粘结剂进行机械搅拌并进行 超声波震动, 进行 15min, 在机械搅拌和超声波震动的基础上, 加入余下的 50%粘结剂, 再 进行 25min。将高温防氧化涂料浸涂在 GCr15 钢的表面, 加热 1050℃保温 60min 后测定表 面脱碳层的厚度, 未浸涂高温防氧化涂料表面脱碳层的厚度为 0.53mm, 浸涂高温防氧化涂 料表面脱碳层的厚度为 0.20mm, 脱碳层深度减少量的百分比为 62.26%。

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1、10申请公布号CN102312065A43申请公布日20120111CN102312065ACN102312065A21申请号201110289500822申请日20110921C21D1/7220060171申请人镇江忆诺唯记忆合金有限公司地址212009江苏省镇江市丁卯开发区南纬四路赛尔支路9号72发明人张志坚司松海司乃潮李晓薇杨嵩刘光磊54发明名称一种防止GCR15钢表面氧化的方法57摘要一种防止GCR15钢表面氧化的方法,属于防止钢表面氧化的技术领域,高温防氧化涂料主要由提纯的凹土ATP、AL2O3粉、CR2O3粉、SIC粉、粘结剂K2SIO3等组成,粒度都是200目。高温防氧化涂料中。

2、粉料的配方为ATP质量分数为55,AL2O3质量分数为20,CR2O3的质量分数为15,SIC的质量分数为10。粘结剂K2SIO3的加入量为粉料质量的18。高温防氧化涂料处理后可进行涂覆,涂覆方法采用浸涂工艺,将配制好的高温防氧化涂料浸涂在GCR15钢的表面,测定在850、950、1050温度下保温60MIN后脱碳层深度。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN102312067A1/1页21一种防止GCR15钢表面氧化的方法,其特征为高温防氧化涂料主要由提纯的凹土ATP、AL2O3粉、CR2O3粉、SIC粉、粘结剂K2SIO3等组成,。

3、粒度都是200目;ATP主要成分为MGO1136,AL2O3575,CAO817,SIO26619,K2O145,FE2O3539,TIO2168,其它001;高温防氧化涂料中粉料的配方为ATP质量分数为55,AL2O3质量分数为20,CR2O3的质量分数为15,SIC的质量分数为10;粘结剂K2SIO3的加入量为粉料质量的18;高温防氧化涂料处理工艺为所有粉料混合后加入50粘结剂进行机械搅拌并进行超声波震动,进行15MIN,在机械搅拌和超声波震动的基础上,加入余下的50粘结剂,再进行25MIN;将配制好的高温防氧化涂料浸涂在GCR15钢的表面,测定在850、950、1050不同温度下保温60。

4、MIN后脱碳层深度,以及在1050温度下,不同保温时间后脱碳层深度。2根据权利要求1所述一种防止GCR15钢表面氧化的方法,温度越高,有保护的GCR15钢脱碳层深度减少量的百分比越大;在850温度下,保温时间为60MIN时,有保护的GCR15钢脱碳层深度减少量百分比为5455;在1050温度下,保温时间为60MIN时,有保护的GCR15钢脱碳层深度减少量百分比为6226。3根据权利要求1所述一种防止GCR15钢表面氧化的方法,保温时间越长,有保护的GCR15钢脱碳层深度减少量的百分比越大;在1050温度下,保温时间为20MIN时,有保护的GCR15钢脱碳层深度减少量的百分比为50,保温时间为6。

5、0MIN时,有保护的GCR15钢脱碳层深度减少量的百分比为6226。权利要求书CN102312065ACN102312067A1/3页3一种防止GCR15钢表面氧化的方法技术领域0001本发明属于防止钢表面氧化的技术领域,特指一种防止GCR15钢表面氧化的方法。背景技术0002钢铁材料在热加工生产中经常发生氧化现象,造成材料的基体腐蚀和表层脱碳,既使材料的组织受损,又增加了去除氧化皮和脱碳层的处理工序,严重影响了钢铁材料生产的经济效益,因而一直为人们所关注。GCR15钢是过共析钢,加热时易脱碳,而对要求高硬度、耐磨性、高弹性和韧性的滚珠钢而言,脱碳会大大降低其表面硬度,严重影响钢的使用性能。目。

6、前,国内的高温抗氧化涂料性能明显落后于一些发达国家,由于发达国家的产品配方严格保密,使得这些涂料价格昂贵,且在国内市场上很难买到。国内虽然有资料介绍防脱碳涂料的有关性能、特点和购买方式,但价格昂贵平均60元/KG,成本太高。因此研发出能耐高温1100左右、价格低廉的抗氧化涂料具有十分重要的现实意义。0003设计防氧化脱碳的保护涂料配方时,综合运用高温熔膜屏蔽保护机理和氧化还原保护机理。同时,为了使涂料具有适宜的涂覆性能和工艺性能,应当选择适当的粘合剂、添加剂、表面活性剂和溶剂等。本发明开发一种防止GCR15钢表面氧化的方法。发明内容0004本发明的目的是开发出一种防止GCR15钢表面氧化的方法。

7、,其特征为高温防氧化涂料主要由提纯的凹土ATP、AL2O3粉、CR2O3粉、SIC粉、粘结剂K2SIO3等组成,粒度都是200目。ATP主要成分为MGO1136,AL2O3575,CAO817,SIO26619,K2O145,FE2O3539,TIO2168,其它001。高温防氧化涂料中粉料的配方为ATP质量分数为55,AL2O3质量分数为20,CR2O3的质量分数为15,SIC的质量分数为10。粘结剂K2SIO3的加入量为粉料质量的18。0005高温防氧化涂料处理工艺为高温防氧化涂料处理工艺为所有粉料混合后加入50粘结剂进行机械搅拌并进行超声波震动,进行15MIN,在机械搅拌和超声波震动的基。

8、础上,加入余下的50粘结剂,再进行25MIN。这样可以保证获得适中粘度,既可以在烘干时使涂层基本不脱落,又可以在烧结后能自行剥落。超声波震动主要使涂料充分搅拌均匀,并且使其中的气体充分逸出,避免在烘干时出现鼓起现象,同时很好的抑制了涂层内部蜂窝状气孔的产生。0006高温防氧化涂料涂覆主要有三种方法,即刷涂、浸涂、喷涂。其中刷涂和浸涂法操作简单,对设备要求低。因此,采用这两种方法进行对比实验,通过对涂层致密性和烘干过程中的脱落性影响,确定最佳涂覆方法。由图1可知,刷涂工艺制备的涂层A干燥后产生明显的裂纹,这将导致工件在加热保温过程中,周围的氧化性气体容易扩散到工件内部,使工件基体严重氧化。而用浸。

9、涂法工艺制备的涂层则无明显的裂纹,涂层遮盖率高、致密性好,见图1B,这可有效防止氧化性气体的扩散进入。实践证明,浸涂法的抗氧化性能明显说明书CN102312065ACN102312067A2/3页4优于刷涂法。0007将配制好的高温防氧化涂料浸涂在GCR15钢的表面,测定在850、950、1050下保温60MIN后脱碳层深度,见表1。从表1中可见,有保护浸涂的脱碳层深度明显减小。0008表1不同温度下的脱碳层深度00090010由图1可见,在1050下,未保护GCR15钢的脱碳层深度最大,为053MM。但经过保护的GCR15钢的脱碳层深度为020MM,相对减少了033MM,减少量的百分比为62。

10、26。0011将浸涂高温防氧化涂料的GCR15钢,在1050分别保温20MIN,40MIN,60MIN,所获得的脱碳层深度如表2所示。由表2可以看出,保温时间越长,有保护浸涂的GCR15钢脱碳层深度减少量的百分比越大。0012表2不同保温时间下的脱碳层深度0013附图说明0014图1不同涂覆方法的涂层烘干后金相显微组织0015A刷涂试样B浸涂试样0016图2105060MIN下的脱碳层显微组织0017A浸涂试样B未浸涂试样具体实施方式0018实施例10019高温防氧化涂料中粉料的配方为ATP质量分数为55,AL2O3质量分数为20,CR2O3的质量分数为15,SIC的质量分数为10。粘结剂K2。

11、SIO3的加入量为粉料质量的18。高温防氧化涂料处理工艺为所有粉料混合后加入50粘结剂进行机械搅拌并进行超声波震动,进行15MIN,在机械搅拌和超声波震动的基础上,加入余下的50粘结剂,再进行25MIN。将高温防氧化涂料浸涂在GCR15钢的表面,加热850保温60MIN后测定表面脱碳层的厚度,未浸涂高温防氧化涂料表面脱碳层的厚度为022MM,浸涂高温防氧化涂料表面脱碳层的厚度为010MM,脱碳层深度减少量的百分比为5455。说明书CN102312065ACN102312067A3/3页50020实施例20021高温防氧化涂料中粉料的配方为ATP质量分数为55,AL2O3质量分数为20,CR2O。

12、3的质量分数为15,SIC的质量分数为10。粘结剂K2SIO3的加入量为粉料质量的18。高温防氧化涂料处理工艺为所有粉料混合后加入50粘结剂进行机械搅拌并进行超声波震动,进行15MIN,在机械搅拌和超声波震动的基础上,加入余下的50粘结剂,再进行25MIN。将高温防氧化涂料浸涂在GCR15钢的表面,加热950保温60MIN后测定表面脱碳层的厚度,未浸涂高温防氧化涂料表面脱碳层的厚度为041MM,浸涂高温防氧化涂料表面脱碳层的厚度为017MM,脱碳层深度减少量的百分比为5854。0022实施例30023高温防氧化涂料中粉料的配方为ATP质量分数为55,AL2O3质量分数为20,CR2O3的质量分数为15,SIC的质量分数为10。粘结剂K2SIO3的加入量为粉料质量的18。高温防氧化涂料处理工艺为所有粉料混合后加入50粘结剂进行机械搅拌并进行超声波震动,进行15MIN,在机械搅拌和超声波震动的基础上,加入余下的50粘结剂,再进行25MIN。将高温防氧化涂料浸涂在GCR15钢的表面,加热1050保温60MIN后测定表面脱碳层的厚度,未浸涂高温防氧化涂料表面脱碳层的厚度为053MM,浸涂高温防氧化涂料表面脱碳层的厚度为020MM,脱碳层深度减少量的百分比为6226。说明书CN102312065ACN102312067A1/1页6图1图2说明书附图CN102312065A。

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