Состав для хромирования стальных изделий Советский патент 1989 года по МПК C23C10/54 

Изобретение относится к химико- термической обработке, а именно к составам для хромирования, и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отраслях промьшшенности для повышения эксплуатационной стойкости деталей машин и инструмента.

Цель изобретения - повышение насыщающей способности состава и увеличение жаростойкости изделий.

Состав для хромирования содержит окись хрома, алюминий, окись алюминия, хлористый лантан, а в качестве активатора - металлический йод и йо- дйстый аммоний, при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Окись хрома 23-30

Aлю шний10-12

Хлористьп лантан Металлический йод Йодистый аммоний Окись алюминия

2-5 0,5-2 0,5-3 Остальное

СП 10

Введение хлористого лантана в

смесь приводит к легированию хромово- го покрытия и повышению его жаростойкости. Нижнее значение (2 мас.%) определяет границу влияния элемента как легирующей добавки, повышающей жаростойкость , а превьш1ение верхней граншцл (5 мас.%) ведет к резкому ухудшению эксплуатационных свойств покрытия, его растрескиванию и осыпанию.

Применение в качестве активатора металлического йода способствует более активному удалению с поверхносJ

ю

ти металла окисиых пленок и более интенсивной доставки активных атомов хрома к поверхности обрабатываемого изделия за счет газотранспортной реакции переноса. Нижнее предельное значение (0,5 мас.%) весового количества металлического йода обеспечивает минимально необхрдимую концентрацию элементов газовой фазы, от которой зависит скорость образования покрытий. Превышение верхнего предела (2 мас.%) приводит к тому, что в состав покрытия входит элемент носителя, отрицательно влияющий на его жаростойкость.

Добавка йодистого аммония служит для формирования в составе газовой среды йодистого водорода, необходимо .го для осуществления транспорта легирующего элемента в состав покрытия, что и определяет нижнюю границу (0,5 мас.%) влияния легирующего элемента на жаростойкость покрытия. Верхняя граница (3 мас.%) определяется количеством азотсодержащих газовых соединений, ведущих к образованию нитридных фаз в покрытии, которые снижают жаростойкость хромового покрытия .

Нижний предел содержания окиси ;хрома (23 мас.%) определяется минимальным количеством активных атомов хрома, необходимых для поддержания высокой насыщающей способности состава. Верхний предел содержания окис ixpoMa (30 мас.%) ограничен резким повышением тe fflepaтypы в результате прохождения реакции алюмотермическо- го восстановления, приводящим к спеканию смеси и резкому уменьшению насыщающей способности.

Содержание алюминия (10-12 мае.%) связано с массовьш содержанием окиси хрома и определяется .полнотой глубины превращения алюмотермической реакции восстановле ния окиси хрома, являющейся поставщиком основного компонента покрытия.

В качестве инертной добавки используют окись алюминия, добавляе- ьгую в исходную смесь до 100%. Целью введения инертной добавки является предотвращение спекания шихты и ее налипания на поверхность изделия

Перед использованием все коюто- ненты порошковой насыщающей среды просушивают при 80-100 С и измельчают. Реакционная смесь перед ис

пользованием перемешивается в бара- баяньпх смесителях. Обычно для этой цели используются барабаны емкостью 15-20 л. Смешивание проводится при скорости барабана 60 об/мин в течение 30 мин. Одновременно со смешиванием происходит и измельчение некоторых компонентов. Для просеиваQ НИЛ компонентов смеси и готовых смесей используют вибрационное, сито с электроприводом и набором сеток с размезюм ячеек от 2-3 до 0,2 - 0,3 I M.

5 Первоначально в смесительный барабан засьтается окись алюминия, затем окись хрома, алюминий, хлористый лантан, йодистый аммоний, металлический йод. Такая последователь0 ность необходима с целью исключения самопроизвольного возгорания смеси.

Пример. Процесс хромирования проводят в контейнерах из нержавеющей стали. Упаковка контейнера про5 водится в следующем порядке. На его дно помещают слой смеси толщиной 20-30 мм. Затем укладывают слой деталей так, что расстояние до стенок тигля составляет не менее 15-20 мм, а расстояние между деталями равно их толщине. Детали засьтают смесью. Расстояние слоями деталей должно быть не менее 20 мм, а от верхнего края до кромки тигля - не менее 20 f frio Сверху в контейнер устанавливается жаростойкая трубка, через которую в смесь производится подача аргона. Подготовленные к насьщению контейнеры загружают в печь, разогретую до температуры процесса(950- 1100 С). Диффузионньв1 слой формируется в прохождения реакции восстановления и после ее занершения во время, вьщержки в течение 1 ч при температуре процесса. После окончания процесса тигель вынимают из печи и охлаждают на воздухе. Смесь вместе с обработанными деталями высыпают на поддон. Отделение снеси от поверхности деталей не представляет затруднений. Размер тиглей выбирается исходя из размеров обрабатываемых деталей и рабочего пространства печи. Скорость подачи аргона составляет 0,2-0,3 л/мин.

55 Измерение толщины хромированного слоя производится на образцах-свидетелях, пoмeщae fi к совместно с обраба-f тывае ыгш деталями, на приборе ПМТ-З.

0

35

40

45

50

5

Оценку жаростойкости проводят гравиметрическим методом по приро массы, отнесенной к единице исход площади поверхности образца К 10. Испытания проводят при Т 1100°С в течение 30 ч.

Проводят хромирование стали У8 при в течение 1 ч известным и предлагаемым составами. Сравнительные данные приведены в таблице.

Из таблицы видно, что применяя предлагаемый состав за время в 4 раза меньшее, чем для известного состава получают слой толщиной в 3-6 раз больше, а жаростойкость получаемых покрытий превосходит известный состав в 6-9 раз.

мула изобретения

Фор

0

5

Г

Состав для хромирования ст апьных изделий, содержащий окись хрома, и активатор, отличающийся тем, что, с целью повышения насьш;ающей способности состава и увеличения жаростойкости изделий, он дополнительно содержит хлористый лантан, а в качестве активатора металлический йод и йодистый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Окись хрома 25-30 Алюминий10-12

Хлористый лантан 2-5 Металлический йод 0,5-2 Йодистый аммоний 0,5-3 Окись алюминия Остальное

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроении и химической промышленности. Цель изобретения - повышение насыщающей способности и увеличение жаростойкости хромовых покрытий. Для этого в состав для хромирования наряду с окисью хрома, алюминием, окисью алюминия дополнительно вводят хлористый лантан, а в качестве активатора используют металлический йод и йодистый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.% : окись хрома 23-30, алюминий 10-12, хлористый лантан 2-5, металлический йод 0,5-2, йодистый аммоний 0,5-3, окись алюминия остальное. Такая обработка позволяет получить диффузионные слои толщиной до 90 мкм. 1 табл.

Запредельные составы.