Состав для диффузионного хромирования углеродистых сталей Советский патент 1992 года по МПК C23C10/38 

г л

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, в частности к диффузионному хромированию в порошках, и может быть использовано в химической и металлургической промышленности. Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости углеродистой стали в растворах азотной кислоты. Состав содержит, мае.: хром 58-62; двухлористый кобяльт гидрид циркония 3-5; окись алюминия остальное. Насыщение углеродистой стали в указанном составе позволяет во много раз повысить ее коррозионную стойкость по сравнению с насыщением в известном составе. 2 табл.

Изобретение относится к химико- термической обработке металлов и сплавов, в частности к диффузионному хромированию в порошках, и может быть использовано для повышения коррозионной стойкости углеродистых сталей в химической и металлургической промышленности.

Известны составы смесей для диффузионного хромирования в порошках металлических изделий, содержащие хром (феррохром), активатор и окись алюминия (инертный наполнитель).

Однако углеродистые стали, хромированные в таких составах, имеют низкую коррозионную стойкость.

Наиболее близким к предлагаемому является состав, представляющий собой смесь порошков феррохрома, дву- хлористого кобальта и окиси алюминия, взятых в соотношении, мас.%:

Феррохром50-60 Двухлористый кобальт 1-1.5 Окись алюминия Остальное Однако углеродистые стали, хромированные в известном составе, имеют низкую коррозионную стойкость в растворах азотной кислоты.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости хромированных углеродистых сталей в растворах азотной кислоты.

Поставленная цель достигается тем, что в состав для диффузионного хромирования, содержащий хромсодержащее вещество, двухлористый кобальт и окись алюминия, дополнительно вводят гидрид циркония, а в качестве хромсодер- жащего вещества используют порошок хрома при следующем соотношении компонентов, мас.$:

У1

Ј

О

со

Хром58-62 Двухлористый кобальтГидрид циркония Окись алюминия Остальное Введение гидрида циркония в состав для диффузионного хромирования и использование в качестве хромсодержа щего вещества металлического хрома в сочетании с другой легирующей добавкой (кобальтом) резко повышает коррозионную стойкость хромированных сталей в растворах азотной кислоты.

При температуре химико-термической обработки гидрид циркония разлагается на цирконий и водород, являясь, таким образом, поставщиком активных атомов циркония, повышающего коррозионную стойкость.

Двухлористый кобальт является активатором процесса насыщения и одновременно поставщиком активных атомов кобальта, которые в сочетании с активными атомами циркония и хрома обеспечивают резкое повышение коррозионной стойкости.

В литературе известно введение металлического циркония в составы для диффузионного насыщения с целью повышения теплостойкости, износостойкости и других механических свойств. Введение гидрида циркония в состав для диффузионного хромирования совместно с кобальтом и хромом приводит к резкому повышению коррозионной стойкости.

Для экспериментальной проверки предлагаемого состава было составлено 13 смесей компонентов, 5 из которых (примеры ) показали оптимальные результаты (см. табл. О. Все компоненты использовали в виде порошков. Двухлористый кобальт применяли в обезвоженном виде. Смесь засыпали в контейнер из нержавеющей стали. Котейнер с плавким затвором загружали в камерную печь, нагретую до температуры химико-термической обработки (1100°С), выдерживали при этой температуре 5 ч. после чего охлаждали с печью до 300 С, затем на воздухе.

Коррозионные испытания хромированных образцов проводили в растворах 2 и 65%-ной азотной кислоты при 40°С в течение 192 ч (со сменой раствора через 96 ч испытания). Скорость кор

5

0

5

0

5

0

5

0

коррозионную стойкость в 27%-ной Ш03 () в

розии определяли по потерям массы образцов. Относительная ошибка в измерении скорости коррозии не лревыша- ла 10%.

В табл. 1 показана скорость коррозии хромированной углеродистой стали А5 в растворе 27%-ной HNOj при чО С, а в табл. 2 - в растворе v 0 65%-ной HN03.

Из табл. 1 видно, что при содержании гидрида циркония и двухлористо- го кобальта в смеси ниже или выше предельно допустимых концентраций (примеры 10-13) скорость коррозии увеличивается. Выход за предельные концентрации хрома в смеси также приводит к увеличению скорости коррозии. Использование в качестве хромсодержа- щего вещества металлического хрома вместо феррохрома (при прочих равных условиях) сопровождается значительным уменьшением скорости коррозии (примеры 1 и 2). Предлагаемый состав (примеры ) по сравнению с известным (пример 1) дает возможность повысить

растворе 60-80 раз.

Как видно из табл. 2, хромирование углеродистой стали ч5 в предлагаемом составе по сравнению с известным повышает коррозионную стойкость в растворе 65%-ной НКО, () в 70 раз.

Таким образом, изобретение позволяет повысить коррозионную стойкость хромированных углеродистых сталей в растворах 27-65%-ной HNOj в 60- 80 раз и за счет этого значительно увеличить срок службы изделий в высокоагрессивных средах. Формула изобретения

Состав для диффузионного хромирования углеродистых сталей, включающий хромсодержащее вещество, двухло- ристый кобальт и окись алюминия, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости стали в растворах азотной кислоты, он дополнительно содержит гидрид циркония, а в качестве хромсодер- жащего вещества порошок хрома при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хром58-62

Двухлористый

кобальт3-5

Гидрид циркония

Окись алюминия Остальное

Пример

Состав насыщающей смеси, мас.%

160 FeCr-И СоС12+39 А1гОэ (прототип)0,0632

260 Сг+1 А1гО,0,0057

360 Cr+5 Zrll4 + 32 Л12030,0008

Ц60 Сг+5 СоС1г+5 А120э0,0009

560 Сг+3 А1г030,0009

6 58 сг+1 СоС1г-й zrn,. + з Л12о3 ;0,0009

7 62 СоС1г+ « ZrH4+30 A120,0,0010

8 55 Сг+5 СоС12+5 ZrH4+35 ,0,

965 Сг+5 СоС1г+5ZrH4+25 А12030,0023

1060 Сг+5 СоС1г + 1ггН. А12030,0030

1160 Cr+5 CoCl +7Zrll +28 ,0021

1260 Cr+1 А1г030,0025

1360 Сг+7 CoCJ2+5ZrH4+28 А1гО,0,0053

Таблица 2

Состав Насыщающая смесь, масД Скорость

коррозии,, г/м2-ч, в

65%-ной UNO, при 0°С

Прототип 60 FeCr-H СоС12+39 А1203 0,0136

(прототип) Предлагаемый 60 Сг+5 СоС12+5 ZrH +SOAl Oj 0,0002

I

Составитель Редактор Т.Лазоренко Техред М.Моргентал Корректор М.Самборская

- « - - - - - - - - - - - .. - .. - - - -.-

Яаказ 173Тираж Подписное

ВНЙИПИ Госуларственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113U35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. /5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Таблица 1

Скорость коррозии , г/м2-ч, в 27%-ной HNO при