Состав для алюмофосфосилицирования стальных изделий Советский патент 1992 года по МПК C23C10/52 

Изобретение относится к области покрытий металлических материалов, в частности, к составам для химико-термической обработки сталей, а именно, к их термодиффузионному насыщению алюминием, фосфором и кремнием и может быть использовано для защиты деталей от воздействия высоких температур.

Известны составы порошковых насыщающих смесей для алитирования на основе порошков ферроалюминия, оксида кремния, оксида алюминия и других компонентов. Их недостаток - значительные выделения газообразных соединений в атмосферу, недостаточная стойкость к высокотемпературной газовой коррозии.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности к и достигаемому эффекту является состав для алюмосилициро- вания, включающий, мас.%:

Ферроалюминий48

Диоксид кремния48

Хлористый аммоний4

Недостаток известного состава: выделения газообразных соединений в атмосферу, недостаточная стойкость к высокотемпературной газовой коррозии.

Цель изобретения - улучшить экологию путем устранения выделения вредных газообразных соединений в атмосферу, повысить стойкость к высокотемпературной газовой коррозии.

Поставленная цель достигается тем, что состав для алюмофосфосилицирования стальных изделий, включающий ферроалюминий, диоксид кремния и активатор, в качестве последнего содержит природный фосфорит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Ферроалюминий48,5-49,5

Диоксид кремния48,5-49,5

Фосфорит1-3

Введение в состав смеси фосфорита устраняет недостаток - выделение токсичных газообразны соединений в атмосферу и, кроме того, повышает стойкость к высокотемпературной газовой коррозии за счет термодиффузии алюминия, фосфора, кремния в металл.

Для приготовления состава использовали ферроалюминий (сплав железа 50% и алюминия 50%) с размером зерен до 1,6мм.

В качестве диоксида кремния использовали кремнезем с размером зерен до 1 мм (ОСТ 21-1-80).

сл

С

:xi О

i§

сл о

Природный фосфорит (месторождения Каратау), соответствующий ТУ 6-25-16-75, имел следующий химический состав, мас.%: Р20б28,0F 2,4

СаО38,0Р20з 2,6

М О2,7нераст.

С026,0остаток 14,0

Составы готовились следующим образом.

Фосфорит размалывали до тони 200 мкм и затем готовили составы для алюмо- фосфосилицирования стальных изделий механическим смешением компонентов, взятых в заданных соотношениях. Изделия из стали 3 в виде пластинок размером 50x80x3 мм, подготовленные к покрытию, т.е. очищенные от ржавчины путем дробеструйной-обработки и обезжиренные, закладывали в керамический контейнер, снабженный затвором типа двойной крышки. Смесь для алюмофосфосилицирования. засыпали.в контейнер с пластинками. Контейнер герметизировали. В зазор между крышками помещали слой порошка (железа). Железо, окисляясь, предотвращало нежелательные окислительные процессы в рабочей зоне. Процесс диффузионного насыщения осуществляли при температуре 950°С в течение 2 ч.

Стойкость к высокотемпературной газовой коррозии оценивалась подсчетом площади поверхности (%), пораженной коррозией при термическом воздействии при температуре 950-960°С в течение 2 и 4 ч. Газовые выделения фиксировались визуально. Результаты представлены в таблице.

Как видно из таблицы, для прототипа характерна довольно низкая стойкость к высокотемпературной коррозии.

У предлагаемого состава по сравнению

с прототипом отсутствуют газовые выделения. Наибольшая стойкость к коррозии достигается при содержании фосфорита - 1-3 мас.%: механизм действия фосфорита следующий: при нагревании до 950°С в присутствии восстановителя в смеси начинается реакция, в результате которой фосфор восстанавливается до элементарного состояния. Активизируется процесс диффузии алюминия в защищаемый металл с образованием алюминидов. Фосфор диффундирует в металл, образуя фосфиды. Кроме того, фосфор, взаимодействуя с 02, восстанавливает кремний до металлического состояния. Последний, диффундируя в металла, образует силициды железа. Технико-экономическим преимуществом предлагаемого состава является отсутствие загрязнения окружающей среды вредными газообразными выделениями, кроме того, использование вместо реактива дешевого природного соединения - фосфорита.

Формула изобретения Состав для алюмофосфосилицирования стальных изделий, включающий ферроалюминий, диоксид кремния и активатор, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости к высокотемпературной газовой коррозии, в качестве активатора состав содержит природный фосфорит, при следующем соотношении компонентов, мас.%: ферроалюминий48,5-49,5

диоксид кремния48,5-49,5

природный фосфорит 1-3.

Сущность изобретения: состав содержит, мас.%: ферроалюминий -48,5-49,5, диоксид кремния - 48,5-49,5, природный фосфит- 1-3. 1 табл.