Состав для диффузионного хромирования деталей из чугуна и стали Советский патент 1987 года по МПК C23C10/52 

о Изобретение относится к химикотермической обработке металлов и сплавов и может найти применение в металлургической промьшшенности для обработки тонкостенных труб и други изделий из стали и чугуна. Известен состав шихты для диффузионного хромирования черных металлов, в частности углеродистой стали содержащий хром, окись алюминия и хлорид аммония, взятые в следующих соотношениях, мас.%: Хром75 .Окись алюминия 15-22 Хлорид аммония 3-10 Известен также состав шихты для диффузионного хромирования черных металлов (чугунного литья), содержа щий хром, окись алюминия и хлорид аммония, взятые в следующих соотношениях, мас,%: 14-17 Окись алюминия 0,1-1,7 Хлорид аммония Остальное Хром Общим недостатком известных сос вов является низкая коррозионная и эрозионная стойкость черных металло в концентрированных солевых суспензиях, которые содержат кристаллы со лей. Это обуслрвлено обезуглероживанием сердцевинных зон металла в результате диффузии углерода, к поверхности основы тонкостенных труб и изделий. Целью изобретения является повышение коррозионной и эрозионной стойкости черных металлов в концент рированных солевых суспензиях, содержащих кристалль солей. Цель достигается тем, что соста содержащий хром, окись алюминия и аммониевую соль галогенида, дополни тельно содержит бор и молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%: Хром75-82 Окись алюминия 12,1-23,0 Аммониевая соль галогенида 0,75-0,9 Бор0,75-1,0 Молибде и3,0-4,0 Введение бора, легко диффундирую щего в железо и являющегося более склонным к карбидообразованию, чем хром, позволяет получить слой карби дов бора с включениями карбидов молибдена и тем самым повысить стойкость защищенных шихтой металлов к питтинговой коррозии в условиях эрозионного действия концентрированной солевой суспензии. Получение подобного слоя стало возможным также благодаря снижению скорости формирования диффузионного слоя (за счет снижения содержания в составе шихты аммониевой соли галогенида, в частности хлорида аммония), что не только позволяет получить диффузионньй слой карбидов бора и молибдена, а также предотвращает обезуглероживание сердцевинных зон металла при малой (2-3 мм) толщине изделия. Предложенное соотношение компонентов является оптимальным, поскольку только при обработке в таком составе достигается коррозионная и эрозионная стойкость черных металлов в концентрированных солевых суспензиях. Выход за пределы в сторону уменьшения количества вводимых компонентов приводит к образованию питтинговой коррозии, вькод за пределы в сторону увеличения уже не сказывается на стойкости покрытия, но при этом может происходить спекание порошка вслед-ствие уменьшения инертной добавки и, как результат, нарушение равномерной толщины диффузионного слоя. Исходные компоненты, входящие в предлагаемый состав шихты, имеют следующие физические свойства: Хром - металлический порошок серебристого цвета. Окись алюминия - порошок белого цвета. Аммониевая соль галогенида, например хлорид аммония, кристаллическое вещество белогр цвета, имеет горьковатый вкус. Бор - металлический порошок черно-серого цвета. Молибден - металлический порошок светло-серого цвета. Состав шихты для хромирования получают путем приготовления механической смеси, состоящей из следующих компонентов, мас.%: хром 75-82, бор 0,75-1,0, молибден 3-4, окись алюминия 12,1-23 и аммониевая соль галогенида 0,75-0,9, например хлорида аммония, и компоненты тщательно перемешивают. Процесс диффузионного хромирования осуществляют в контейнерах из нержавеющей стали при температуре 950-1050°С. Продолжительность диффузнонного насыщения составляет 3-6 ч. Пример 1. Берут следующие конпоненты, мас.%: хром 75; бор 1; молибден 3,0; хлорид аммония 0,75; окись алюминия 20,25 и тщательно перемешивают. Готовый состав шихты засыпают в герметически закрывающийся ящик. В состав помещают готовые изделия из чугуна или углеродистой стали (трубы и образцы свидетели и ящик герметически закрывают. Ящик нагревают в камерной печи до температуры 950, 1000 С и выдерживают при зтой температуре 6 ч. Затем ящик охлаждают в печи до 300 С, извлекают из него готовые изделия и образцы свидетели и охлаждают их на воздухе, В течение обработки изделий на их поверхности образуется диффузионньш слой толщино 0,1-0,12 мм. Пример 2, Берут следующие компоненты, мас,%; порошок хрома 82; бор 0,75; молибден 4,0; хлорид аммония 0,9; окись алюминия 12,35, Компо ненты перемешивают и полученный состав переносят в герметически закрывающийся контейнер, В полученный -состав помещают дета ли из чугуна или углеродистой стали и образцы свидетели Ящик закрывают, нагревают до 950, 1000 С и выдерживают при этой температуре 3 ч. Охлаждение -упаковки осуществляют вначале в печи, снижая температуру со скоростью 200с в час, а затем на воздухе. На поверхности деталей получают диффузионный слой покрытия толщиной 0,08-0,10 , Образцы свидетели анализировали на сплошность слоя, а также на коррозионную и эрозионную стойкость, 70 4 Пример 3. Берут компоненты в следующих соотношениях: хром 78 бор 0,9; молибден 3,5; хлорид аммония 0,8; окись алюминия 16,8. Компоненты тщательно перемешивают. Готовый состав шихты засыпают в герметиче.ски закрывающийся ящик, В состав помещают готовые изделия (трубы) из чугуна или углеродистой стали и образцы свидетели. Ящик герметически закрывают, нагревают в камерной печи до 950, 1000 С и вьщерживают при этой температуре 4 ч. Затем ящик охлаждают .в печи до 300 С, извлекают из него готовые изделия и образцы свидетели и охлаждают их на воздухе, В течение обработки изделий на их поверхности образуется диффузионный слой толщиной 0,100,09 мм, В качестве коррозионной среды была использована суспензия состава, г/л: 250-280; NaCl 70-80; 30-50, Температура суспензии 55-60°С и , Длительность испытаний - 200 ч. Скорость коррозии образцов составляет 0,005-0,009 , Использование в составе шихты компонентов в других количествах, отличных от указанных в формуле, не повышает коррозионнуюи эрозионнуй стойкость черных металлов в концентрированных солевых суспензиях. Сравнительные характеристики свойств покрытий, полученных при обработке чугуна и углеродистой стали предложенным составом шихты и известными составами шихты, представлены в . таблице, Как видно из приведенной таблицы, сплошность слоя характеризуется снижением микротвердости по сравнению с заш;итой образцов известным составом, что свидетельствует о повышении коррозионной и эрозионной стойкости черных металлов в 1,2-1,7 раза.

1 NH.Cl 250-280 t

NaCl 70-80 г/л Na,CO, 30-50 г/л

СОСТАВ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОГО ХРОМИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ЧУГУНА И СТАЛИ, содержапцш хром, окись алюминия и аммониевую соль галогенида, отличающийся тем, что, с целью повышения кор1>&озионной и эрозионной стойкости изделий в концентрированных солевых суспензиях, он дополнительно содержит бор и молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:ХромОкись алюминияАммониевая сольгалогенидаБорМолибден75-82 12,1-23,00,75-0,90,75-1,03,0-4,0