СОСТАВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО НАСЫЩЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ Советский патент 1995 года по МПК C23C12/02 

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной, химической отраслях промышленности для повышения эксплуатационной стойкости изделий и технологической оснастки.

Целью изобретения является интенсификация процесса насыщения и повышение коррозионной стойкости изделий.

Предложенный состав содержит следующие компоненты, мас.

Порошок оловянной бронзы Бр.0-10 35-55 Окись алюминия 2-3
Смесь хлористого
аммония с фторборатом калия в соотношении 1:3 1,2-2,8 Окись хрома Остальное
В процессе насыщения в составе, содержащем оловянную бронзу, в первоначальный момент адсорбируется на поверхность стальных изделий олово из бронзы, которое обеспечивает жидкую фазу, тем самым интенсифицируя процесс диффузионного хромирования.

Наличие комплексного активатора позволило обеспечить защитно-восстановительную сферу и наличие галогенов в тигле в диапазоне температур до 400^оС и выше.

Соотношение смеси хлористого аммония и фторбората калия 1:3 установлено опытным путем. При соотношении в смеси хлористого аммония и фторбората калия более чем 1: 3 или менее чем 1:3 смесь порошков активатора будет воздействовать только как один из ее компонентов, а это не обеспечивает восстановительную атмосферу в тигле в течение всего процесса.

Таким образом, соотношение 1:3 обеспечивает максимальную скорость диффузионного насыщения, так как хлористый аммоний начинает разлагаться с температуры 400^оС. С этой температуры обеспечивается восстановительная атмосфера в тигле. Поскольку разложение хлористого аммония при открытом тигле идет быстро и к нагреву до температуры 850-900^оС он может полностью разложиться и частично уйти из тигля. Фторборат калия начинает разлагаться при 800^оС и на всем оставшемся промежутке процесса насыщения обеспечивает максимальную скорость покрытия и препятствует попаданию воздуха в тигле.

Окись алюминия в предлагаемом составе стандартный порошок (см. МРТУ 6-09-426-75). Активатор смесь хлористого аммония (см. ГОСТ 3773-72) с фторборатом калия (см. ГОСТ 9532-75), взятых в соотношениях 1:3, которое обеспечивает максимальную скорость диффузионного насыщения и восстановительную атмосферу в тигле в период всего процесса насыщения. Порошок окиси хрома стандартный (см. ТУУМ 1275-43).

При содержании оловянной бронзы Бр.0-10 в смеси 60, 70 мас. после проведения процесса хромирования наблюдается значительное повышение толщины хромирующего слоя (230, 170, 250 мкм), коррозионной стойкости (0,3-0,2 ˙ 10^-4 г/мм²), но при этом твердость уменьшается до 1,1- 1,2 ˙ 10³ МПа.

При содержании оловянной бронзы Бр. 0-10 в смеси менее 35 мас. после проведения процесса хромирования наблюдается значительное уменьшение толщины хромирующего слоя (100, 85, 60 мкм), но при этом коррозионная стойкость (0,95 ˙ 10^-4 г/мм²) и твердость (6,0 ˙ 10³ МПа) достаточно высокие.

В том случае, когда содержание оловянной бронзы Бр. 0-10 в порошковой смеси составляет 35-55 мас. хромирующий слой имеет достаточную толщину, коррозионную стойкость, высокую микротвердость (4,8-6,0 х 10³ МПа).

Диффузионное хромирование обрабатываемых изделий предлагаемым составом производят следующим образом. Готовят хромирующую смесь при смешивании порошков окиси хрома с оловянной бронзой Бр. 0-10, окисью алюминия и активатором, предварительно приготовленным размолом хлористого аммония с фторборатом калия в соотношении 1:3.

Изделия очищают от ржавчины и обезжиривают, затем размещают в тигле в следующем порядке. На дно тигля засыпают слой хромирующего состава толщиной 20-30 мм, затем укладывают слой деталей так, чтобы расстояние до стенок тигля и между деталями было не менее 15-20 мм. Детали засыпают хромирующей смесью. Расстояние между слоями деталей должно быть не менее 20 мм. Верхний ряд деталей засыпают слоем хромирующего состава в 20-30 мм, слегка уплотняя. Для предотвращения окисления деталей хромирование проводят с использованием затвора в виде засыпки из порошков абразивных отходов при 930 ± 20^оС в течение 3-5 ч. Затем тигель охлаждают вне печи при комнатной температуре.

П р и м е р 1. Готовят смешиванием смесь для хромирования, содержащую, мас. Оловянная бронза Бр. 0-10 35 Окись алюминия 2 Активатор 1,2 Окись хрома 61,8
Активатор готовят предварительным размолом 0,3 мас. хлористого аммония и 0,9 мас. фторбората калия.

Процесс хромирования проводят при 930^оС в течение 3 ч.

П р и м е р 2. Процесс проводят аналогично примеру 1, при этом хромирующий состав имеет следующее содержание компонентов, мас. Оловянная бронза Бр. 0-10 45 Окись алюминия 2,5 Активатор 2 Окись хрома 50,5
Активатор готовят предварительным размолом 0,5 мас. хлористого аммония и 1,5 мас. фторбората калия.

Процесс хромирования проводят при 940^оС в течение 4 ч.

П р и м е р 3. Процесс проводят аналогично примеру 1, при этом хромирующий состав имеет следующее содержание компонентов, мас. Оловянная бронза Бр. 0-10 55 Окись алюминия 3 Активатор 2,8 Окись хрома 39,2
Активатор предварительно готовят размалыванием в ступке 0,7 мас. хлористого аммония и 2,1 мас. фторбората калия.

Аналогично примеру 1 готовят смесь для хромирования путем смешивания компонентов и проводят процесс хромирования при 950^оС в течение 5 ч.

Исследование полученных образцов по примерам 1-3 и прототипа проводят следующим образом. Коррозионное испытание проводят в 25%-ном растворе H₂SO₄ в термостате СЖМЛ 19/25-И1 при 70^оС. Скорость коррозии определяется по потере веса. Взвешивание проводят на весах с точностью до 0,001 г. Микротвердость определяют на микротвердомере ПМТ-3. Толщина диффузионного слоя определяется на металлографическом микроскопе МИМ-8. Результаты испытаний представлены в таблице.

Таким образом, как следует из результатов таблицы, использование предложенного состава по сравнению с прототипом позволяет интенсифицировать процесс насыщения в 2 раза и в 2-4 раза повысить коррозионную стойкость изделий.

Изобретение относится к составам для химико-термической обработки стальных изделий и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной и химической отраслях промышленности для повышения эксплуатационной стойкости изделий и технологической оснастки. Целью изобретения является интенсификация процесса насыщения и повышение коррозионной стойкости изделий. Состав содержит следующие компоненты, мас. порошок оловянной бронзы БрО-1035-55, окись алюминия 2 3, смесь хлористого аммония с фторборатом калия в соотношении 1 3 1,2 - 2,8, окись хрома остальное. Использование состава позволяет в 2 раза интенсифицировать процесс насыщения и в 2 4 раза повысить коррозионную стойкость изделий. 1 табл.

СОСТАВ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО НАСЫЩЕНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий окись хрома, окись алюминия и активатор, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения и повышения коррозионной стойкости изделия, он дополнительно содержит порошок оловянной бронзы Бр 0 10, а в качестве активатора смесь хлористого аммония с фторборатом калия в соотношении 1 3, при следующем соотношении компонентов, мас.

Оловянная бронза Бр 0 10 35 55
Окись алюминия 2 3
Смесь хлористого аммония с фторборатом калия в соотношении 1 3 1,2 2,8
Окись хрома Остальное