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 промышленности для повьппения эксплуатационной стойкости деталей машин и инструмента.

Целью изобретения является повышение насыщенной способности и увеличение жаростойкости изделий.

Состав для хромирования содержит окись хрома, алюминий, окись алюминия, окись иттрия, а в качестве активатора используют металлический йод при следующем соотношении компонентов, мае.%:

Окись хрома 23-30

Алюминий10-12

Окись иттрия 2-7

Металлический йод 1-3

Окись алюминия Остальное

Введение окиси иттрия в смесь приводит к легированию хромового покрытия и повышению его жаростойкости. Нижнее значение (2 мас.%) определяет границу влияния элемента как легирующей добавки, повышающей жаростойкость. Превышение верхней гранищл (7 мас.Х) ьедет к резкому ухудшению эксплуатационных свойств покрытия, его растрескиванию и осыпанию.

Применение в качестве активатора металлического йода способствует бо-. лее активному удалению с поверхности металла окисных пленок и более интенсивной доставке активных атомов хрома к поверхности обрабатываемого изделия за счет газотранспортной реакдаи переноса. Нижнее предельное значение (1 мас.%) количества металлического йода обеспечивает минимально димую концентрацию элементов газовой

:л

N9

:о э

фазы, от которой зависит скорость образования покрытий. Превышение верхнего предела (3 мас,%) приводит к тому, что в состав покрытия входит элемент носителя, отрицательно влияющий на его жаростойкость.

Нижней предел содержания окиси хрома (23 мас.%) определяется минимальным количеством активных атомов хрома, необходимых для поддержания высокой насыщающей способности состава. Верхний предел содержания окиси хрома (30 мас.%) ограничен резким повышением температуры в результате прохождения реакции алюмотермического восстановления, приводящим к спека- 1шю смеси и резкому уменьшению насы- - щающей способности.Количественное содержание алюминия (10-12 мае.%) связано с массовым содержанием окиси хрома определяется полнотой глубины превра- цёния алюмотермической реакции восста- гювления окиси хрома, являющейся по- тавщиком основного компонента покрытия .

В качестве инертной добавки исполь зуют окись алюминия, добавляемую в исходную смесь до 100%. Целью введения инертной добавки является предотвращение с пекания шихты и ее налипание на поверхность изделия.

Перед использованием все компоненты порошковой насыщающей среды просушивают при бО-ЮО С и измельчают. Реакционную смесь перед использованием перемешивают в барабанных смесителях. Обычно для этой цели использую барабаны емкостью 15-20 л. Смешивание проводят при скорости вращения барабана около 60 об/,мин в течение 30 мин. Одновременно со смешиванием происходит измельчение некоторых компонентов Для просеивания компонентов смеси и готовых смесей используют вибрационное сито с электроприводом и набором сеток с размером ячеек от 2-3 до 0,2-0,3 мм.

Первоначально в смесительный барабан засыпают окись алюминия, затем окись хрома, алюминий, окись иттрия, металлический йод. Такая последовательность необходима с целью исключения самопроизвольного возгорания смеси.

Пример. Процесс хромирования проводят в контейнерах из нержавеющей стали. Упаковку контейнера осуществляют в следующем порядке. На дно поме

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

щают слой смеси ТОЛЕЦИНОЙ 20-30 мАм. Затем укладывают слой деталей так, чтобы расстояние до стенок тигля было не менее 15-20 мм, а расстояние между деталями было равно их толщине,Детали засьшают смесью. Расстояние между слоями деталей должно быть не менее 20 мм, а от верхнего края до кромки тигля не менее АО мм. Сверху в контейнер устанавливают жаростойкую трубку, через которую в смесь подают аргон. Подготовленные к насыщению контейнеры загружают в печь, разогретую до температуры процесса 950-1 . Диффузионный слой формируется в момент прохождения реакции восстановления и после ее заверщения во время выдержки в течение 1 ч при температуре процесса.После окбнчания процесса тигель вынимают из печи и охлаждают на воздухе. Смесь вместе с обработанными деталями высыпают на поддон. Как правило, отделение смеси от поверхности деталей не представляет затруднений. Размер тигля выбирают исходя из размеров обрабатываемых деталей и рабочего пространства печи. Скорость/ подачи аргона составляет 0,2-0,3 л/мии.

Измерение толщины хромированного слоя производят на образцах-свидетелях, помещаемых совместно с обрабатываемыми деталями, на приборе ПМТ-3.

Оценку жаростойкости проводят гравиметрическим способом по приросту массы, отнесенной к единице исходной площади поверхности образца К 10.

Условия испытаний: С в течение 30 ч.

Предлагаемый состав сравнивают с изпестньм при хромировании на стали У8 при 1100°С в течение 1ч.Сравнительные данные по обработке приведены в таблице.

Из таблицы видно, что за время в 4 раза меньшее, чем для известного состава,получают слой толщиной в 3- 5 раз больше. Жаростойкость получаемых покрытий превосходит известное в 7-11 раз.

Формула изобретения

Состав для хромирования стальных изделий, содержащий окись хрома, алюминий и активатор, отличающийся тем, что, с целью повьщ1е- няп его насьщающей способности и увеличения жаростойкости изделий, он дополнительно содержит окись иттрия, а в качестве активатора металлический йод при следующем соотношении компонентов, мас.%:

йод

25-30 10-12

2-7

1-3 Остальное

Изобретение предназначено для химико-термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроительной 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 вводятся окись иттрия, а в качестве активатора - металлический йод при следующем соотношении компонентов, мас.%: окись хрома 23-30, алюминий 10-12, окись иттрия 2-7, металлический йод 1-3, окись алюминия остальное. Такая обработка позволяет получить диффузионные слои толщиной до 80 мкм. 1 табл.

Состав

Содержание компонентов, мас.%

А1 А1Гз 1г

57 12 А

23 26 28 30 20 25 35

10 11 12 12 8 11 14

Редактор В.Петраш

Составитель И.Петров Техред Л.Олийнык

Заказ 7486/37

Тираж 942

ВНИИГШ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Толщина покрытия , мкм

Прирост массы, г/м

27

15

58,8

5

7

2

4

6

7

1 ,

2,

8

64

57

51,5

48

70

61

39

45 55 68 80 12 10 14

7,81

6,45

6,02

5,15

66,25

81,93.

53,42

Корректор О.Ципле

Подписное