СОСТАВ ДЛЯ ХРОМИРОВАНИЯ СТАЛЕЙ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК C23C10/42 

Изобретение относится к металлургии, а именно к легированию поверхности стали хромом в порошкообразных смесях, содержащих окись хрома и алюминий, и может быть использовано на предприятиях различных отраслей промышленности, оборудование которых подвергается воздействию агрессивных сред и износу.

Кроме того, изобретение позволяет утилизировать отработанные катализаторы глубокого окисления газообразных промышленных выбросов в атмосферу. Среди них наиболее перспективными в качестве компонента насыщающей смеси для хромирования являются отработанные алюмомеднохромовые катализаторы, содержащие окись хрома 4%, окись меди 6%, окись алюминия - остальное. Характерными представителями этого класса катализаторов являются НИИОГАЗ-4Д и НИИОГАЗ-8Д. Они практически одинаковы по химическому составу, но разнятся по каталитическим свойствам, что несущественно в данном случае.

Наиболее близким по технической сущности к изобретенному составу является состав для хромирования на основе дигидрата бихромата меди, содержащий, мас.%: Алюминий 12,5-15 Хлористый аммоний 1,25-2,0 Дигидрат бихромата меди 30-45 Фтористый аммоний 1,25-2,0 Окись алюминия Остальное
К его недостаткам следует отнести наличие кристаллизационной воды в бихромате меди и его высокую гигроскопичность после сушки. Это создает трудности при промышленном использовании насыщающей смеси данного состава, так как наличие даже небольшого количества влаги в хромирующем составе значительно ухудшает хромовое покрытие.

Целью изобретения является повышение насыщающей способности хромирующей смеси и утилизации отходов производства.

Поставленная цель достигается тем, что состав для хромирования сталей, содержащий окись хрома, алюминий и хлористый аммоний, дополнительно содержит отработанный алюмомеднохромовый катализатор при следующем соотношении компонентов, мас. % : Отработанный алюмо- меднохромовый ката- лизатоp 50-58 Хлористый аммоний 2-3 Окись хрома 33,0-35,4 Алюминий 12,0-12,6, при этом алюмомеднохромовый катализатор содержит, мас.%: Оксид хрома 4,5 Окись меди 6 Оксид алюминия Остальное
Пример обработки изделий в изобретенном составе: образцы из стали У8А помещают в стальной контейнер с плавным затвором и нагревают в шахтной печи от комнатной температуры до 1100^oC с выдержкой 3 ч. После чего печь охлаждают до 700-800^oC, извлекают контейнер, охлаждают его до температуры помещения, разбивают затвор и извлекают образцы, которые затем промывают водой и сушат на воздухе. Результаты визуального осмотра: поверхность образцов ровная без дефектов, цвет светло-серебристый. Размеры и масса увеличиваются. Покрытие плотное с хорошим сцеплением с основой, толщиной 60-65 мкм, микротвердость около 2500 кгс/сн². Дефектов по периметру слоя не наблюдается. Микроструктура основы состоит из перлита с сеткой цементита по границам зерен. Толщина покрытия его на изделия, обработанные по известному способу, составляет 35 мкм.

Известен способ подготовки хромирующей смеси с применением предварительной сушки смеси или отдельных ее компонентов, однако он не позволяет очистить отработанный алюмомеднохромовый катализатор от серы, хлора и органических соединений (сорбированных отработанным катализатором).

Целью способа является повышение насыщающей способности смеси и создание условий для утилизации отработанных катализаторов.

Поставленная цель достигается тем, что перед смешиванием компонентов отработанный катализатор размельчают до размера частиц 0,1-0,2 мм, после чего прокаливают при 900-1000^oC в течение 2-2,5 ч на воздухе. При этом происходит полное выгорание органических соединений и переход в окисную форму отравленных серой или хромом компонентов катализатора. Таким образом, в исходном составе для хромирования исключается наличие примесей неустановленного состава, способных отрицательно влиять на процесс хромирования.

Пример выполнения способа. Берут отработанный катализатор, представляющий собой цилиндры с диаметром 4-5 и высотой 6-7 мм. Помещают в барабанную мельницу с металлическими шарами и мелют до крупности частиц 0,2 мм. Контроль помола и отбор порошкообразной массы с необходимой крупностью осуществляют путем просеивания через сито. Полученную массу помещают в керамический тигель, который устанавливают в муфельную печь и нагревают до 950^oC с изотермической выдержкой 2,2 ч. После этого тигель с прокаленной массой извлекают из печи и охлаждают на воздухе до комнатной температуры. С использованием приготовленного таким образом отработанного катализатора готовят смесь состава и помещают ее вместе с покрываемыми образцами из стали У8А в контейнер с плавким затвором. Контейнер устанавливают в тигельную печь, нагревают до 1100^oC и делают 3-часовую изотермическую выдержку, после чего печь отключают, вынимают из нее контейнер и охлаждают его на воздухе до комнатной температуры. После извлечения из контейнеров образцов их промывают водой и сушат на воздухе.

Предложенный способ позволяет значительно увеличить сырьевую базу и сократить стоимость процесса диффузионного хромирования сталей, а также рационально использовать отходы производства.

Использование: в машиностроении и других отраслях промышленности. Сплав содержит, мас.%: оксид хрома 33,0 - 35,4; алюминий 12,0 - 12,6; хлористый аммоний 2,0 - 3,0; отработанный алюмомедно-хромовый катализатор 50,0 - 52,0 при содержании в катализаторе следующих основных компонентов, мас.%: оксид хрома 4,5; оксид меди 6; оксид алюминия - остальное. Состав для хромирования готовят путем перемешивания всех компонентов с отработанным алюмомедно-хромовым катализатором, который предварительно измельчают до размера частиц 0,1 - 0,2 мм и затем прокаливают в течение 2 - 2,5 ч на воздухе при 900 - 1000°С. Обработка в предложенном составе различного инструмента и деталей позволяет повысить их износо- и коррозионную стойкость. 2 с.п. ф-лы.

1. Состав для хромирования сталей, содержащий хромсодержащее соединение, алюминий, хлористый аммоний, отличающийся тем, что, с целью повышения насыщающей способности состава и утилизации отходов, он в качестве хромсодержащего соединения содержит отработанный алюмомедно-хромовый катализатор и оксид хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Оксид хрома 33,0 - 35,4
Алюминий 12,0 - 12,6
Хлористый аммоний 2,0 - 3,0
Отработанный алюмомедно-хромовый катализатор 50,0 - 52,0,
при этом алюмомедно-хромовый катализатор содержит, мас.%:
Оксид хрома 4,5
Оксид меди 6,0
Оксид алюминия Остальное
2. Способ приготовления состава для хромирования сталей, включающий дозировку компонентов и смешивание их до однородного состава, отличающийся тем, что, с целью повышения насыщающей способности состава и утилизации отходов, отработанный алюмомедно-хромовый катализатор предварительно измельчают до размера частиц 0,1 - 0,2 мм, после чего прокаливают в течение 2 - 2,5 ч на воздухе при 900 - 1000^oС.