Состав для получения комплексных покрытий на стальных изделиях Советский патент 1984 года по МПК C23C9/02 

Изобретение относится к MeraJinyp гии, а именно к способу нанесения диффузионных покрытий на стали и сплавы с помощью. ални 1отермической обработки в порошкообразных смесях, содержащих окалину, получакиопося при горячей обработке нержавеяздих аустенйтных, оустенито-ферритных и ферритных сталей, и может быть использовано на предприятиях химического и машиностроительного профиля для пов1Ления коррозионной стойкост деталей технологического оборудован Печная окалина указанных сталей в своем составе может содержать окисные соединения железа, хрома, никеля или марганца с незначительны ми добавками кислородных соединений молибдена, титана или ниобия, следо вательно, образущиеся покрытия явл ются многокошгонентными. Известен состав Ij, содержащий искусственно щ иготовленные смеси окислов и .порошкообразный алюминий при соотношении компонентов, вес.%: Окись хрома 38-43 Порошок алиомяния 11-16 Окись железа (FeO) -7-10 . Хлористый аммоний 1-3 Окись алкфшния Остальное Недостатком данного состава явля ется необходимость проведения предварительяого никелирования наьыщаемой стальной поверхности, что значи тельно усложняет и удорожает технопогшо получения покрытий. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ {2} получения компле ксных покрытий на стальных изделиях следующего состав насыщающей смеси, вес.%: Окись, хрома 30-37 Окись никеля 5-8 Окись железа 5-8 Порошок алюминия 17-23 Хлористый аммоний 1-3 Окись алюминия Остальное Недостатками известного способа являются незначительная толщина покрытия, не превышающая 50 мкм, и не обходимость использования окисных соединений металлов реактивной квалификации. Цель изобретения-увеличение ТОЛпшны наносимого покрытия. Поставленная цель достигается тем, что состав для получения комплексных локрытий на стальных изделиях, содержащий алюминийсодержащее вещество, хром, никель-железосодержащее вещество, хлористый аммоний и окись алюминия, дополнительно содержит фтористый а1Ф«оний, в качестве алюминийсодержащего вещества - алюминиевую пудру, а в качестве хром, никель-железооодержащего вещества. окалину нержавею1щх хромонйкелевых сталей при следующем содержании компонентов, мас.%: Окалина нержавеюпщх хромоникелевых сталей 30-35 Алюминиевая пудра 12-18 Хлористый аммоний 1,5-2,5 Фтористый адаюний 1,5-2,5 Окись алюминия Остальное Количественный состав компонентов смеси подбирали экспериментально. Установлено, что уменьшение количества окалины приводит к наличию в диффузионном слое алюнанпя а увеличение не дает улучшения качества покрытий и не повыщает его толщину. Увеличение количества активатора усиливает газовьщеление, а уменьшение снижает эффективность процесса. Наиболее качественным получаются покрытия при рагншс соотношеш1ях хлористого и фтористого аммония в насыщающей смеси. . ; . Технология нанесения покрытий состоит в следующем. Окалину нержавенщей стали тщательно измельчают в шаровой мельнице и перемешивают в течение 2-2,5 ч с алюминиевой пудрой. После этого добавляют активаторы и окись алюминия и перемешивают ещё в течение 1 ч. Полученную смесь хранят в г.ерметично закрытой таре. Процесс осуществляют в контейнере с плавким затвором гфй 1100-1200с и времени изотеркатееской ввдержки 2-2,5 ч. Извлеченные после охлаждения образ имеют светло-серый цвет поверхности. Гес 4етрическиё размеры и вес их меняются незначительно. Дпя металлографических исследований берут образцы из стали 18Х1Т. с диффузионным покрытием, полученным при 2-часовой изотермической выдержки при 1200 С в смеси следующего состава, ме1с.%: Окалина стали 12Х18Н10Т 32,5 Алюминиевая пудра 15 Хлористый аммоний 2

Фтористый аммоний 2 Окись Остальноь В качестве исходных поставщиков, для формирования комплексного железохромоникепеврго покрытия берут печ- 5 ную окалину нержавекицих железохромоникелевых сталей, входящие в нее . окисные соединения железа, хрома и никеля восстанавливаются алкя 1инием В результате этого на покрываемой 10 поверхности формируется комплексные . диффузионный слой, состояний иэ железа, хрома ииикеля. Сталь 12Х18Н10Т является одной из с&ыьк распростри ; пенных хромово никеяевых сталей. Из ; 15 всего ассортимента этих стдпей ее получают 90%./

С помощью травлешя 3%-кым спиртеBVM раствором азотной кислоты выявлен сплошной, достаточно равнсшерйый 20 нетравяп91йся повёрхИостный слой толщиной окоАо 500 мкн. П аница с оснрт вой чистая и четко очерчена. Под : слоем один ряд зерен имеет более дисг персную структуру, чем основа. От- 25 дельные мелкие зерна с такой струк- : турой встречаются в основе. Обеэугяе роживания основы под слоем, характерного для мало- и среднеуглеродистой. хрО1«нрованной стали, не наблк1(цается, зо

Травление соляно-кисльш pacTBopoil медного купороса показывает, что слой имеет столбчатую структуру, обычную для процессов диффузионного 35 насьвцения поверхности Шкротвердость слоя составляет 350-370 Krc/tan, одинакова по его глубине и близка к микротвердости 1крх&зеша й стали

12ХГ8Н10Т 400 SE).

Исследования расяредеЛе1тя металлов, ВХОДЯ1Ф1К в состав О1С31ШНЫ, в покрытии на стали 18TFT вьшолкяют на микрорентгеноспектральном аналнзато- 45 ре MS46 фирмы Catteca ври локальности эонда 2 мкм токе эоеда 20 нА ,; и ускоря1Ш ем напряжение 20 кВ.

Содержание элементов покры-гая сле- дующее, вес.%: Сг 17-22; Ki 2} Fe 58 остальное.

Элементы в покрытии распределены равномерно.

П р и мер 1. Берут исходные компоненты смеси, мас.%:55

Окалина стали t2Xl8H10T 35

Алюминиевая пудра- 18

Хлористый аммоний .2,5

Фтористый аммоний 2,5 Окись алюминия Остальное Перемешив&ют до однородной смеси Заготовки образцов для покрытия из стали 18ХГТ вырезают на токарном станке из горячекатаного прутка в состоянии поставки. При этом на поверхности их не должно быть дефектов видимых невооруженным глазом. Процес нанесения покрытия осуществляют в контейнере с плавким затвором. Для этого образцы вместе с насыщающей смесью помещают в контейнер, следя, чтО|6ы они не касались друг друга и его стенок. Нагрев осуществляют в шахтной печи от комнатной температу1н 1 до 1200 С с изотермической вщдержкой 2 ч. После этого печь отключают и охлаждают до 700-800 С, извлекают контейнер, охлаждают его до температуры помещения и, .разбив плавкий затвор, извлекают .образцы вместе с оставшейся реакционной смесью.

Обраэфг про1« 1вают водой и сушат под вентилятором на воздухе; В результате визуального осмотра их поверхность ровная, без дефектов, слегка шероховатая, цвет светло-серый. Размеры и вес увеличиваются. Покрытие при изучении микрошлифа под микроскопом (х 100) плотное с хорошим сЦеплением с основой. Его толщина равномерна по периметру образца и составляет около 550 hocM. Ь кpoтвёpкг сдость слоя 350-г.

ffM

П р и м е р 2. Верут исходные компоненты смеси, мас.%:

Окалина стали 12Х18Н10Т 32,5 АлкФтниевая пудра 15 Хлористый аммоний 2 Фтористьй аммона& 2 Окись ал1т№ния Остальное Далее все операции проводят согласно nptmepy 1.

Покрытие при изучении микрошлифа под микроскопом (х100) плотное с хоРО1ШМ сцеплением с основой. Его толщина равномерна по периметру образца и составляет около 500 мкм. №iKpoКГС

тверд сть слоя 350 -г.

мм

П р и м е р 3. Верут исходные компоненты емеси, мас.%:

Окалина стали 12Х18Н1ОТ 30 Алюминиевая пудра 12 Хлсфистый аммоний 1,5

S1126626

Фтористый аммоний 1,5 . Предлагаемый .состав позволяет

Окись алюминия Остальноев 5-8 раз увеличить толщину диффузиДалее все операции проводят со-онного слоя. Исходным-сырьем для нагласно примеру 1.несения покрытий являются отходы .меПокрытиё при изучении микрошлифа 5таллургического производства ,7, печпод микроскопом (хЮО) плотное с хо-ная джалина нержавеюпщх сталей, что

рошим сцеплением с основой. Его тол-позволяем значительно удешевить техщина равномерна по периметру образцайологический процесс и утилизи и составляет около 450 мкм. Микро-ровать отходы производства для

кгс°рационального их использоаатвердость сЛоя 350 -.„„я.

СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ПОКРЫТИЙ НА СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИ ЯХ, включанлций алн шнийсодержащве вещество, хлористый аммоний, хром. никель-железосодержащее вещество и окись алюминия, отличающийся тем, что, с целью увеличения толщины наносимого покрытия, он дополнительно содержит фтористый аммоний, в качестве алюминийсодержащего вещества - алюминиевую пудру, а в качестве хром, никель-железосодержащего вещества - окалину нержавеющих хромоникелевых сталей при следующем соотношении компонентов, мас.%: Окалйнаг нержавеющих хромоникелевых сталей 30-35 Алюминиевая пудра 12-18 Хлористый аммоний 1,5-2,5 Фтс1ристый аммоний 1,5-2,5 Окись . Остальное