RU2698160C2

RU2698160C2 - Method of forming titanium oxide coating on steel surface

Info

Publication number: RU2698160C2
Application number: RU2017105910A
Authority: RU
Inventors: Светлана Станиславовна Павлова; Маргарита Кондратьевна Котванова; Ирина Александровна Сологубова
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2019-08-22
Also published as: RU2017105910A3; RU2017105910A

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to protection of steel articles against corrosion and mechanical wear and can be used in machine building, oil and chemical industries. Method of forming an oxide titanium coating on a steel plate surface, comprising depositing on a steel plate surface a suspension layer having the following composition HO + NaSiO+ KTiO, drying suspension and subsequent thermal treatment in the temperature range of 1100–1200 °C, where suspension is used at the following weight ratio: HO:NaSiO(in NaOH):KTiO= 1:0.05:0.05, with particle size of up to 150 nm.EFFECT: invention provides longer service life of steel products due to high corrosion resistance, mechanical and chemical resistance, as well as high strength of adhesion of oxide coating with steel base.1 cl, 1 ex

Description

Изобретение используется для защиты стальных изделий от коррозии и механического износа и может быть применено в машиностроении, в нефтяной и химической отраслях промышленности.The invention is used to protect steel products from corrosion and mechanical wear and can be applied in mechanical engineering, in the oil and chemical industries.

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.Known methods for forming a coating of titanium dioxide (US Pat. RU 2483141, C23C 26, C09K 3/18, C03C 17/23, B60J 1, B05D 5, A61F 9/02, A61C 19, A47G 1. Coatings of titanium dioxide and methods of forming coatings of titanium dioxide with a reduced crystallite size. 2009. Sharma Pramod K.). The coating is formed by applying a sol-gel composition with a reduced crystallite size to the substrate, followed by heating the substrate to a temperature sufficient to form a titanium dioxide coating containing crystals with a crystallite size of less than 35 nm.

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.The disadvantage of the prototype is the use of nanosized crystallites of titanium dioxide in the composition of the sol-gel composition to obtain a coating. Achieving nanoscale requires special training, including the use of sufficiently powerful grinding machines.

Настоящее изобретение направлено на упрощение способа нанесения защитного покрытия стали, что позволит сэкономить время и снизить ресурсозатраты.The present invention is aimed at simplifying the method of applying a protective coating of steel, which will save time and reduce resource costs.

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.The specified technical result is achieved by applying to the steel base a suspension of the composition: H ₂ 0 + Na ₂ SiO ₃ + K _0.06 TiO ₂ , followed by drying of the suspension and heat treatment in the temperature range 1100-1200 ° C.

Сущность заявленного изобретения поясняется следующим описанием.The essence of the claimed invention is illustrated by the following description.

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.The particle size of the applied coating is selected <150 nm, to increase the continuity of the resulting coating and, as a result, increase the corrosion resistance. With a particle size of more than 150 nm, the coating becomes large in thickness, porous and non-continuous.

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.The coating thickness is determined from the following considerations. The average coating thickness of ≈75 μm, provides high adhesion of the coating to the steel base. Reducing the thickness of the coating can also reduce economic and resource costs.

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).An example implementation of a technical solution. The steel base is cleaned with sanding paper M40 and degreased with acetone. The suspension is prepared in a weight ratio of H ₂ 0: Na ₂ SiO ₃ (in NaOH _aq ): K _0.06 TiO ₂ = 1: 0.05: 0.05. The resulting suspension is poured in an even layer on a steel base and dried overnight. Heat treatment is carried out using a gas burner (temperature range 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.The operational properties of the obtained coating applied by the presented method are as follows: the adhesion to the steel base is 1.2 MPa, the strength of the coating when the steel plate is bent - peeling occurs when the base is bent by 20 °, the chemical resistance of the steel - coating increased by 2-3 times.

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.The oxide titanium coating formed in this way to protect steel from corrosion and wear can simplify the process of forming a protective layer on the steel surface without impairing the physicochemical and mechanical characteristics, it provides environmental safety, high thermal stability, and reliable protection of steel from corrosion and mechanical wear.

Claims

A method of forming a titanium oxide coating on the surface of a steel plate, comprising applying a layer of a suspension having the composition H ₂ O + Na ₂ SiO ₃ + K _0.06 TiO ₂ to the surface of the steel plate, drying the suspension and subsequent heat treatment in a temperature range of 1100-1200 ° C, characterized in that the suspension is used in the following weight ratio: H ₂ O: Na ₂ SiO ₃ (in NaOH _aq ): K _0.06 TiO ₂ = 1: 0.05: 0.05, with a particle size of up to 150 nm.