Порошковая смесь для низкотемпературного алитирования стальных деталей Советский патент 1980 года по МПК C23C9/02 

I

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке сталей, и может быть использовано для придания коррозионной и эрозионной стойкости, жаростойкости стальным деталям энергетических машии.

Известна порошковая смесь для низкотемпературного алитироБания, содерзкещая (вес.%) 73% алюминиевого порошка, 25% белой глины и 2% хлористого аммония l. Алитирование проводят при температуре 56О С в течение 6 часов. При этом на никелевых сплавах получают слои толщиной 12-18 мкм.

Известна также порошковая смесь, используемая для алитщзования при температурах 425-540 С, содержащая 601ОО% алюминия, 1,5% безводного треххлористого алюминия и остальное окись алюминия. Эту смесь перед алйтировавием подвергают обжигу при температу.. ре 425-44О°С в течение 35-42 часов. Затем в нее при относительной влажности менее 45% закладывают детали

из нержавеющих сталей и подвергают алитированию при температуре 425468 С в течение 36-42 часов, а при 538 С - 28-36 часов. При этом получают диффузионные алюминидные слои толщиной до 25 мкм 21.

Указанная порошкснзая смесь обладает сушествекными недостатками: с Эе помощью невозможно получать стабильную толщину алюминндного покрытия; процесс насыщения алюминием весьма длителен и при температурах 425540 С составляет 28-42 часа; перед елитированием смесь необходимо обжигать также длительное время (36-42 ч при температуре 425-460 С); наличие загрязненных участков черного цвета на покрытии.

Цель изофетения - интенсификация процесса насыщения и повьпиение коррозионной стойкости получаемых покрытй ва стальных деталях при сокращении времени нх офаботки. Поставленная цель достигается тем, что порошковая смесь для ниокотектературного алитироваиия держит алюминий и безводный трехллористый алюминий при следующем соотношении, вес,%: алюми- пневый порошок 92-94, безводный тре хлористый алюминий 6-8%, Обжиг порошковой смеси осуществляют при температуре 180-300 С в течение 8 часов. Такой coctaB пopoщJcoвoй смеси и режим обжига обеспечивает сокращение длиаеяьности процесса алитирования и улучшение качества получаемого покрытия. Работоспособность смесей, стабильность получаемых результатов (привеса или толщины), количество алюминидного покрытия зависят от содержания адсорбированной и химически связанной воды в используемых порошках. При значительном содержании воды в порошковой смеси покрытие нельзя получить. Детали, помещенные в такую смесь при тем пературе 42О-56О С корродируют с уменьшением массы. Адсорбентами воды из воздуха являются окислы и гидроокислы алюминия, Для получения качественных покрыти необходимо иметь в порошковой смеси минимальное содержание окислов и гидр окислов алюминия, а относительная влаж ность в помещении, где производятся работы со смесью, должна быть не бо- пее 45%. Для полного удаления адсорбционной воды из порошков необходимо содержание в смеси 6-8% треххлористо го алюминия, Эксперименты показали, что алюминиевые порошки марок ПА1, ПА2, ПАЗ, ПА4 с добавкой 5-8% треюслорнстого ал миния начинают спекаться, В предлагаемом составе порошковой смеси содержание хлоридов повышенное (6-8%), В этом случае часть хлоридов расходуется на удаление воды, оставшаяся часть обеспечивает получение хороших результатов низкотемпературного алитирования. Еще лучще результаты низкотемпературного алитировання получаются, если предлагаемая смесь алюминиевого порошка 92-95 вес.% к безводного треххлористого алюминия 5-8 вес,% обжигается и выдерживается перед алитированием при температуре 180-300 С, Снижение температуры с 425-468°С до 180-300°С значительно сокращает время обжига смесей и повы шает качество покрытия. Например, время необходимое для удаления воды при обжиге известной порошковой рмеси , содержащей алюминиевый порошок и 3% хлористого алюминия составляет 36 ч при температуре 4 30 С, а предлагаемой смеси, содержащей алюиниевый порошок и 6% хлористого алюиния при 200 С, сокращается до 6 ч с улучшением качества последующего алитировакия. Так как даже в помещении с относительной влажностью менее 45% смесь может адсорбировать пары воды, то с целью удаления последней при али- тировании (420-560 С) делается выдержка при температуре 18О-300 С в течение 2 часов. Такая выдержка предлагаемой смеси не удлиняет процесс, а наоборот сокращает, так как удаление воды при пониженных температурах облегчает процесс алитирования. Пример, Проводят алитирование деталей из жаропрочных сталей в смесях следующего состава (после их обжига), вес,%: алюминий 94, безводный треххлористый алюминий , 6, Смесь перемешивают в течение 7 мин и частями засыпают в контейнер вместе с укладкой 20 лопаток ротора компрессора, изготовленных из стали марки 13Х12Н2ВМФ, Сверху контейнер закрывают трехспойной крьшщой. Загруженный порошковой смесью и лопатками контейнер помещают в печь и быстро нагревают до 2ОО°С. При этой температуре контейнер выдерживают 2 ч и затем температуру повышают до 430 С и вьздерживают так долго, чтобы суммарное время с момента включения печи составляло 10 часов. Затем печь выключают и контейнер охлаждают в печи до 200 С, а затем охлаждают до комнатной температуры на воздухе и переносят в сухое помещение, где его распаковывают и вынимают лопатки. Лопатки имеют однотонную светло-серую поверхность. Привес на 1 кв,м, составляет 20,4 г. П р и м е р 2, Проводят алитирование деталей из жаропрочных сплавов ЭИ961 в смеси, содержащей алюминий 93%, безводньш треххлористый алюминий %, После 8,5 ч выдержки при 430 С на поверхности образцов получают диффузионный слой 19-22 мкм, предел выносливости S,. -56 кгс/мм, в то время как при алитированин в известной смеси получаемый диффузионный слой равен 17-21 мкм, причем поверхность неоднородная с большим количестном черных включений, а предел выносливости 52 кгс/мм .

Испытания деталей на коррозионную стойкость, офаботанных в предлагаемой смеси, показали увеличение коррозионной стойкости получаемых покрытий в 1,5-2 раза.

Формула изобретения

Порошковая смесь для низкотемпературного алитирования стальных деталей, содержащая алюминий в безводный треххлористый алюминий, отличающ а Я С Я тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения и повьииения ксфрозионной стойкости получаемых покрытий, она содержит компоненты при следующем соотношении, вес,%:

Алюминий92-94

Безводный

треххлористый

алюминий

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 199625, С 23 С 9/02, 1965.

2.Патент США № 3764373,

кл. С 23 С И/ОО, 1962 (прототип).