СОСТАВ ДЛЯ АЛЮМОЦИРКОНОСИЛИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ И СПЛАВОВ Российский патент 1995 года по МПК C23C10/52 

Изобретение относится к химико-термической обработке материалов и может быть использовано для повышения коррозионной стойкости поверхностей изделий металлургической, машиностроительной и других отраслей народного хозяйства.

Уровень техники заявляемого объекта в области составов для диффузионного алюмоцирконосилицирования стали и сплавов заключается в следующем. Известен состав для алюмоцирконосилицирования, содержащий порошки алюминия, циркония и кремния или их ферросплавов при следующем соотношении компонентов, мас. Алюминий 10 Цирконий 2 Кремний 50 Хлористый аммоний 2 Окись алюминия Остальное
Недостатком данного состава является его высокая стоимость.

Известен также наиболее близкий к заявляемому изобретению состав (прототип) для цирконосилицирования при следующем соотношении компонентов, мас. Двуокись циркония 31-34 Двуокись кремния 5-6 Алюминий 17-23 Фтористый алюминий 5 Окись алюминия 38
Процесс насыщения в данной смеси осуществляется в контейнерах с плавким затвором при 900-1100^оС, в течение 2-8 ч (в зависимости от глубины слоя).

Недостатками данного состава являются его относительно высокая стоимость, так как используются чистые оксиды, и низкая насыщающая способность.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, мас. алюминий 17-23; окись алюминия остальное.

Причиной, препятствующей получению в прототипе требуемого технического результата, является низкая насыщающая способность состава.

Сущность изобретения заключается в следующем. В состав для алюмоцирконосилицирования входит циркониевый концентрат в количестве 40-70 мас.

Изобретение направлено на решение задачи повышения насыщающей способности смеси за счет изменения фазового состава насыщающей среды путем введения в состав циркониевого концентрата при следующих соотношениях компонентов, мас. Циркониевый концентрат 40-70 Алюминий (порошок) 21-35 Хлористый аммоний 1-3 Окись алюминия Остальное.

Циркониевый концентрат (ОСТ 48-84-72) представляет собой механическую смесь минералов бадделеита, циркона, кварца, ильменита, граната, монацита, путила и пр. Согласно техническим нормам циркониевый концентрат содержит 55-65% ZrO₂; 30-40% SiO₂, примеси Fe₂O₃; FeO; Ti-O₂; Al₂O₃; CaO; MgO; P₂O₅, а также может содержать небольшие количества редкоземельных металлов и ниобия.

Сложный химический и минералогический состав циркониевого концентрата повышает диффузионную активность насыщающей смеси, следствием чего является увеличение толщины диффузионных слоев при одних и тех же температурных и временных режимах в сравнении с составом прототипа, при этом затраты на проведение диффузионного процесса снижаются, так как циркониевый концентрат является более дешевым по сравнению с чистыми оксидами. Циркониевый концентрат применяется в молотом виде зернистостью 5-20 мкм.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении толщины диффузионного слоя.

Изобретение характеризуется следующими признаками.

Ограничительные признаки, мас. Алюминий (порошок) 21-35 Хлористый аммоний 1-3 Окись алюминия Остальное
Отличительные признаки, мас. Циркониевый продукт 40-70
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в том, что для увеличения толщины диффузионного слоя, содержащего соединения железа с алюминием, цирконием и кремнием, в насыщающую смесь, содержащую порошок алюминия, хлористого аммония, окись алюминия, дополнительно вводят порошок циркониевого концентрата в количестве 40-70 мас. содержащего кроме основного компонента двуокиси циркония еще окись кремния и другие примеси в исходном минералогическом состоянии.

Для проверки заявляемого состава для алюмоцирконосилицирования было подготовлено шесть смесей. Первая смесь готовилась по составу прототипа, остальные по предлагаемому составу. Различие заключалось в процентном соотношении входящих компонентов. Диффузионное насыщение образцов стали 45 осуществляли в контейнере с плавким затвором в электропечи при температуре 950^оС в течение 4 ч.

На всех образцах, подвергнутых химико-термической обработке, при 480-кратном увеличении на поверхности травленых шлифтов определялась толщина диффузионного слоя.

Технические результаты алюмоцирконосилицирования представлены в таблице.

Анализ технических результатов показывает, что предлагаемый состав для алюмоцирконосилицирования позволяет значительно увеличить толщину диффузионных слоев. При этом отмечается, что оптимальным по составу следует считать смеси, содержащие компоненты в следующем соотношении, мас. Циркониевый концентрат 40-70 Алюминий (порошок) 21-35 Хлористый аммоний 1-3 Окись алюминия Остальное
При содержании циркониевого концентрата менее 40% положительного результата нет, а при увеличении его более 70% смесь в процессе диффузионного насыщения сильно уплотняется (частично спекается), а дальнейшего роста толщины диффузионного слоя нет.

Использование: изобретение относится к химико-термической обработке материалов и может быть использовано для повышения коррозионной стойкости поверхности изделий. Сущность изобретения: состав содержит, мас. циркониевый концентрат 40 70; порошок алюминия 21 35; хлористый аммоний 1 3; окись алюминия остальное. 1 табл.

СОСТАВ ДЛЯ АЛЮМОЦИРКОНОСИЛИЦИРОВАНИЯ СТАЛИ И СПЛАВОВ, включающий цирконий- и кремнийсодержащий компонент, алюминий, окись алюминия и активатор, отличающийся тем, что в качестве цирконий- и кремнийсодержащего компонента используют циркониевый концентрат, а в качестве активатора хлористый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.

Циркониевый концентрат 40 70
Порошок алюминия 21 35
Хлористый аммоний 1 3
Окись алюминия Остальное