Состав для хромирования сталей и сплавов и способ его использования Советский патент 1983 года по МПК C23C9/02 

Изобретение относится К лвгирсм аавю прверхности сталей и сплавов гфомбм с по мощью химико-термической обработки в порошкообразных смесях, содержашкх окись хрома, и мож.ет быть вспопьзоваво на предприятиях химического, машяностро ительного и инструментального профиля для повышения коррозионной, эроэионнс устойчивости и износостойкости детаяей машин и инструмента. Известен состав дпя х|)октрованвя ив основе окиси хрома l. Состав iqpoмирсшания стальных Деталей включает помимо окиси хрома, порошка алюминия и вещества-активатора, смесь ацетона с клеем на основе фенопф мальдегидных смол, модифицированных поливинил тиралем, а в качестве актй&атора используют хлористый аммоний, при сяедуювюм соотношении компонентов, вес.%; Окись хромаЗО 43 Порошок алюминия10-20 Окись алюминия14-24 Хлористый аммоний3-6 Смесь ацетона с кле- ем на основе фенолформальдегидных смол, модифицированных поливинилбутиралем15-25Недостатками aaHHtHfo состава являются большое количество вредных для хоровья обслуживанедего персонала газов, обрасукяаихся npt сгоршии углерод/содержащей органики, сложность мехавв- зации ручных операций по нанесеник} состава на защшааемук поверхность перед хромированием, огневзрывоопасность процесса приготовления клея с (фимз ением в качестве растворителя ацетока. Кроме того, наличие большого количества углерода после те1Я.шческого окисления органических соединений приводит к-образеванию кар€«тда хрома, что снижает наЬы шаюпогю способность хромирующей смеси и ухудшает качество обра шшихся запшт tifcix слоев.. Наиболее бпизким по технической сущ ности к оредлагаемому ввпяется состав для хромирования tia основе окиси хрома содержащий следующие компоненты, вес.%:I Окись хрома55-60 АлкяуШний10-15 Фтористый алюминий3-5 Окись алюминияОстальное К недостаткам .его спедует отвеств по ниженную коррозионную стойкость защитных в растворах электроштов. Цель изобретения - интенсификация процесса насыщения и повышение зашит- ных свойств покрытия. Поставленная цель достигается тем, что состав для хромирования сталей и сплавов, содержащий окись хрома, окись алюминия, алкжюсодержашее вещество и галогенсодержапшй активатор, дсяюлниТеяьно содержит жировые добавки в качес ве алюмосодержашего вещества использо вана алюминиевая пудра, а в качестве га логенсодерокащего активатора - смесь .хлористого и фтористого аммония при следукщем соотношении компонентов, мас.%: Окись зфома30-35 Алюминиевая пудра 11,6-17,3 Жировые добавки0,4-О,7 Хлористый аммоний1,5-2,5 Фтористый аммоний1,5-2,5 Окись алк 1ннияОстальное В отличие от алюминиевсяо порошка алюминиевая пущи содеркит в своем составе жировые добавки, являющиеся п верхностно-активными веществами. Отечественная промышленность по ГОСТ 5494-71 выпускает пудру двух марок: ПАП-1 И ПАП-2, Они отличаются меж-. ру собой кроющей. способностью и степе- нью измепьче{1ия. Химический состав их одинаков, а содержание в них жировых добавок составляет 3,8%. диффузнонного хромирования использованы обе ки пудрол. Различия в качестве получаемых покрытий не обнаружено. Количество алюминиевс)й пудры и оквся хрома берут из .учета стехиометрических коэффициентов реакции восстановления окиси хрома алюминием. Увеличение количества окиси хрома снижает эффективность использования, уменьшение приводит к наличию в покры- . тин алюминия, что снижает его заафгтные свойства. К аналогичным результатам приводит увеличение в составе смесв апю1миниевой пудры, а уменьшение ее копнчества снижает эффективность смеси. В качестве активатора смеси принимают 4 4 Оптимальное соотношение между хлорислым и фтористым аммонием, определяют экспериментально. Лучшие результаты получены ЩИ равном соотношении их и в пределах, указанных в составе. . Увеличение ко шчесгва активаторов риводит к сш1ьн «у газовыделению и азъеданию покрываемой поверхности, меньшение снижает активность смеси. Пример 1. Берут исходные компоненты смеси, мвс.%: Окись хромаЗО Алюминиевая Жирошле добавки0,4 Хлористый аммсмЕШй1,5 Фтористый аммонийIfS Окись алюминияОстальное Компоненты смеси перемешивают до ошородной масС ЗаготоЕжи обращав для получают из горячекатанвой угЛередистой листовой стили У8А путем рубки на «ль от1ннвых нозкница с.. Затем у них гфитупояют острые кромкии «ажшчиой бумагой очищают поверхностьдо меташгического блеска. При этом на ней не должно быть царапин или Дефектов, невооруженным гпаз. Образцы взвешивают на аналитических весах и измеря ют микрометром. Затем вместе с насыщенной смесью их помешают в стальной ксжтейнер с плавким тв0ром. Следят, чтобы еви не касались друг Дйгга и сте HOiK контейнера, который, закрьгаают крыш кой. В; карман затвора помешают мелкие осколки стекла, НаЗгрев рсушествпяют в июхтной печи от комнатной температуры до , изотермическая выдержка 4 ч, Псксле этогчэ печь .охлаждают до 7ОО-800®С, извлекает К:Онтейнер, охглаждают его до. температуры помешеюгя и, разбавив затвор, извлекают образны вместе с оставшейся реакционной . . ; -- - , .,.;,: Образцы промывают-воДой и сушат пс вентилятором на воздухе. РеаультаЛ ви зуального осмотра поверхность образцов ровная без аефектов, цвет светпо-се«ребристый, Pe&taepM п вес увелвчивдются Покрытие при ваучешв мшсрсшлифа микроскопом (XlOQVoiotTOe с хорошим сцеплением, с 0 Сновной толщиной 20 - 25 мкм мйкрвтвердость 18ОО2 ООО кгс/мм, что объясняется карбидньвм составом покрытия. Дефекта но перйметру слоя не набявддается. Микростру тура основы состоит из пердита с сеткой цементита по гра«И1шм зерен, мищзо твердость. ЗОО кгс/tviM. Пример 2. Берут исходные компонецты смеси, кшс,%: Окись хрома32,5 Алюминиевая цу фв14,45 Жировые добавки .0,55 Хлористый алк гшний.2 Фтористый алюминий2 Окись алюминияОстальное все операции согласно примеру 1. Результаты визуального осмотра: по верхыость образцов ровиая без дефектов« цвет светло-серебристый. Размеры н вес увеличиваются. Покрытие при Изучении микро)Ш1ифа под микросокопом (ХЮО) плотное с хорошим сцеплением с основой толщиной 40-45 мкм, микротвердость 18ОО 2ООО кгс/мм . Дефектов по периметру слоя не наблюдается. Микроструктура основы состоит из перлята с сеткой цементита пе {)аницам аареа, микротверлостъ 3©il юрс/мм . d р-н Мёр 3, Берут исходные компонен т сМеси, мас.%$ Окись хрома35 Алк линиевая пудра17,3 Жировые добавкиО,7 Хлористый аммош1й2,5 Фтористый аммоний2,5 Окись алюминияОстальное Далее все сшераоии примеру. 1, Результаты визуагхьного осмотра:поверхность образцов ровная без дефектов, цвет светло-серебристый. Размеры и вес увеличиваются. Покрытие при изучении микрошлифа под микроскопом (ХЮО) плотное с хорошим сцеплением с основой толшиной около 55 мкм, микротвердость 1500 16ОО Krc/M vi2. Дефектов по периметру слоя не Ha6riKN. дается. Микроструктура основы состоит из перлита с сеткой цементита по греиицам зерен, микротвердость ЗОО кгс/мм« Наиболее близким по технической cyat-ности к предлагаемому является способ хромирования сталей и сплавов, заключаю-, шийся в одновременном совместном пёре мешивании всех компонентов, входящих в сос1;ав Для хро1 шрованиЯ| с последуipKeft обработкой образцов бталей и сплавов по11ученнрй насыщающей смесью при iOOO 12ОС С с изотермической выдержкой и последующим охлаждением до ксмнатной Температуры 2j. Недостатком этого.способ)а является {шл11чие пор в покрытии, что препятст ет применению деталей с такими покрытиями в средах электролитов из-аа обра эования 1{3венных раз1 ше1шй. Цель изобретения - повышение защитных свойств покрытия и интепЕСнфикацин дроцесса насыщения. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу хромирсюанвв сталей нагрев ведут в смеси пр$х шков окиси 1 хрома, окиси алюминия, алюминиевой пудры и хлористого и фтористого аммония с добавлением жировых добавок, а перемешивание насьпаакщих компонентов осущест вляют с предварительным перемешиванием хрома, алюминиевой пуДры и жировых добавок до однородной массы. На первой стадии происходит восстановление из его окисного соединения алюминием. На второй стадии хром хлорируется или фторируется галогенводородными га. зами, образовавшимися в результате разложения хлористого и фтористого аммония Галлогениды хрома при температуре хромирования (1000-1200 0) начинают заметно испаряться. Покрьтаемая поверхность контактирует .с парами. На границе сталь-галогениды хрома происходит третья стадия процесса - реакция рбмена. В результате хром сначала сорбируется на покрываемой поверхности, а при изотермической выдержке диффундирует вглубь, образуя диффузионный защитный слой со структурой твердого раствора в случае малоуглеродистой стали и карбидный слой в случае углеродистой стали. Повысить насыШаюшую способность хромирующей смеси можно с помощью бо лее полного прохождения реакции, которая в часгаости, зависит от величины площади контакта реагируюишх веществ. В предлагаемся способе с цепью увеличения площади контакта окись хрома и алюминиевую пудру перемешивают сначала отдельно друг с другом до однородной массы. Наличие в алюминкевой пудре поверхностно-активных веществ (жировых добавок) препятствует нарушению образовавшегося контакта при дальнейшем перемешивании с окисью алюминия и активатором. Предлагаемый способ позволяет повысить качество покрытия и насьшающую способность смеси. Это свойство изучено экспериментально с помощью сравнителъ99 6 ного анализа покрытий, полученных на стальных образцах с резьбой (болты и гайки). Насыщающую смесь берут одного и того же состава, мас.%: Окись хрома Алкяминиевая пудра Жировые добавки Хлористый аммоний 2,5 Фтористый аммоний Остальное Окись алюминия . Смесь готовят двумя способами: пу3-часового одновременного перемешивания всех ее компонентов; путем раздельного перемешивания сначала окиси хрома и алюминиевой пудры 2 ч, а затем добавлятют остальные компоненты и перемешивают все вместе еще 1 ч (предлагаемый способ) Хромирование осуществляют в контейнере с плавким затвором при 115О С 3 ч. В результате сравнительного анализа покрытий на резьбовой поверхности стальных образцов установлено, что около 20% образцов, обработанных в смеси по примеру 1, имеют некачественную поверхность. На ней наблюдается в отдельных местах наличие углублений в виде пор и морщин. Образцы, обработанные в смеси по примеру 2, имеют гладкую и ровную поверхность. Металлографическим анали- : зом установлено, что толщина покрытий, жщученных на смеси 2, в 1,5-2 выше, чем из смеси 1. Предлагаемый состав и способ его использования рек 1ендуется для защиты деталей химического оборудования от коррозии в жидких и газообразных агрессивных средах. Широкое применение предлагаемый способ может найти при защите деталей зологаиковых, распределительных устройств и клапанов от коррозии и износа в химическом и горном машиностроении.

.li Состав для хромирования сталей : и сплавов,,, содержащий окись хрома, окись алкалиния, алюмосодержашее вещество и галогеисодержащий активатор, отличающийся тем, что, с целью интеисификацин процесса насыщения и по.выщения защитных свойств покрытия, он .дополнительно содержит жировые добавки, в качестве влюмосодёржашего вещества испопсьэована алюминиевая пудра, а в качестве галогенсодержащего активатора смесь хлористого и фтористого аммония при следующем соотнощении компонентов, мас.%: Окись хромаЗО-35 Алюминиевая пудра11,6-17 J3 Жировые добавки0,4-О,7 Хлористый аммоний1,5-2,5. Фтористый аммоний1,5-2,5 Окись алюмиЕяяОстальное 2. Способ хромирований сталей и сплавов в пор Ш1ках, включающий перемешивание насыщающих комп жентов, нагрев до 100О-1200с в смеси алюминиевой пудры и хлористого и фтористсуо аммония и изотермическую вьшержку, о тли ч а(Л ю щ и и с я тем, что, с пенью повышения защитных свойств покрытия и интенС сификации процесса- насыщения, нагрев ведут в указанной смеси с добавлением жи-га ровых добавок, а перемешивание насыща- юших компонентов осуществляют с предварительным перемещиванаем окиси }фома алюминиевой пудры и жировых добавок до однородной массы.