Состав для хромирования стальных изделий

 

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроительной и химической пром. Цель изобретения - повышение насыщающей способности и жаростойкости хромовых покрытий. Для этого в состав для хромирования, содержащий окись хрома, алюминий, окись алюминия, дополнительно вводят хлористый иттрий, а в качестве активатора используют металлический йод и йодистый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.%: окись хрома 23-30

алюминий 10-12

хлористый иттрий 2-5

металлический йод 0,5-2

йодистый аммоний 0,5-3

окись алюминия остальное. Такая обработка позволяет получить диффузионные слои толщиной до 90 мкм. 1 табл.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

ЕЕСПУБЛИК 51) 5 С 23 С 10/54

В;ЕОВЗИ

М i 3 Р": йм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HGMNTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07НРЫТИЯМ при гкнт ссср

1 (21) 4341868/31-02 (22) 09.12.87 (46) 07.02.90. Бюл. В 5 (71) Московский автомобильно-дорожный институт и Институт структурной макрокинетики AH СССР (72) Ю.N.Ëàõòèí, Я.Д.Коган, Б.П.Середа, 3.А.Птессель и Е.П.Костогоров (53) 621.785.51.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 406969, кл. С 23 С 9/02, 1973. (54) COCTAB ДЛЯ ХРОМИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к химикотермической обработке металлов и сплавов и может быть использовано в машиИзобретение относится к химико-термической обработке, а именно к составам для хромирования, и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отраслях промьпппенности для повьппения эксплуатационной стойкости деталей машин и инструмента.

Целью .изобретения является повышение насыщающей способности состава и увеличение жаростойкости изделий.

Состав для хромирования содержит окись хрома, алюминий, окись алюминия, хлористый иттрий, as качестве активатора используиг металлический йод и йодистый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.Е:

Окись хрома 23-30

Алюминий 10-12

2 нсстрсительнсй и химической промьппленности. Цель изобретения — повыше.ние насыщающей способности и жаростойкости хромовых покрытий. Для этсгс в состав для хрсмирсванкя, содержащий окись хрома, алюминий, окись алюминия, дополнительно вводят хлористый иттрий, а в качестве активатора используют металлический йод и йодистый аммсний при следующем соотношении компонентов, мас.I: окись хрома 23-30 . алюминий

10-12, хлористьп иттрий 2-5; метал-. лический йод 0,5-2; иодистый аммсний

0,5-3; окись алюминия остальное. Та. кая обработка позволяет получить диффузионные слои толщиной до 90 мки.

1 табл.

Хлсристьп иттрий 2-5

Металлический йод 0„5-2

Йодистый аммсний О, 5-3

Окись алюминия Остальное

Введение хлористого иттрия в смесь приводят к легированию хромового покрытия и повьппению его жаростойкостиНижнее значение (" мас.l) определяет границу влияния элемента как легирующей добавки, повьппающей жаростойкость. Превышение верхней границы (5 мас.X) ведет к резкому ухудшению эксплуатационных свойств покрытия, его растрескиванию и осынанию.

Применение в качестве активатора металлического йода способствует более активному удалению с поверхности металла окисных пленок и более интенсивной доставки активных атомов—

1541304 хрома к поверхности обрабатываемого изделия за счет газотранспортной ре.акции переноса. Нижнее предельное зна чение (0,5 иас.%) весового количества металлического йода обеспечивает минимально необходимую концентрацию элементов газовой фазы, от которой зависит скорость образования покрытий.

Превышение верхнего предел -. (2 мас.%) 10 приводит к тому, что в состав покры тия входит элемент носителя отри,цательно влияюций на его жаростой кость.

Добавка йодистого аммония служит для формирования в составе газовой среды йодистого водорода, необходимого для осуцествления транспорта легируюцего элемента в состав покрытия, что и определяет нижнюю границу 20 (0,5 мас. ) влияния легирующего элемента на жаростойкость покрытия. Верхняя граница (3 мас.К) определяется количеством азотсодержацих газовых соединений, ведущих к образованию нит-5 ридных фаз в покрытии, которые снижаЮт жаростойкость хромового покрытия.

Нижний предел содержания окиси хрома (23 иас. ) определяется минимальНым количеством активных атомов хрома, необходимых для поддержания высокой насыщаюцей способности состава, Верхний предел содержания окиси хрома (30 иас./) ограничен резким повышением температуры, в результате проХождения реакции алюметериического восстановления, приводящим к спеканию

Смеси и резкому уменьшению насыщающей способности. Количественное содержание ! алюминия (10-12 иас. ) связано с иас- р совыи содержанием окиси хрома и определя ет ся . и олно той глубины пр евр ащ ения алюмотериической реакции восстановления окиси хрома, являющейся поставщиком основного компонента покрытия.

В качестве инертной добавки используют окись алюминия, добавляемую в исходную смесь до 100 .. Целью введения инертной добавки является предотвращение спекания шихты и ее налипания на поверхность изделия.

Перед использованием все компоненты порошковой насыцающей среды просушивают при 80-100 С и измельчают. Рео акционная смесь перед использованием перемешивается в барабанных смесите1 лях. Обычно для этой цели используются барабаны емкостью 15-20 л.

Смешивание проводится при скорости вращения барабана около 60 об/мин в течение 30 иин. Одновременно со смешиванием происходит и измельчение некоторых компонентов. Для просеивания компонентов смеси и готовых смесей используют вибрационное сито с электроприводом и набором сеток с размером ячеек от 2-3 мм до 0,2-0,3 мм.

Первоначально в сиесительньп барабан засыпается окись алюминия, затем окись хрома, алюминий, хлористьп иттрий1 йодистьп аммоний, металлический йод. Такая последовательность необходима с целью исключения самопроизвольного возгорания смеси.

П р и и е р . Процесс хромирования проводят в контейнерах из нержавеющей стали. Упаковка контейнера проводится в следуюцем порядке. На дно его помещают слой смеси толщиной 20-30 мм. 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 засыпают смесью. Расстояние между слоями деталей должно быть не менее

20 мм, а от верхнего края до кромки— не менее 20 мм. Сверху в контейнер устанавливает я жаростойкая трубка, через которую в смесь производится подача аргона. Подготовленные к насыщению контейнеры загружают в печь, разогретую до температуры процесса 9501100оС. Диффузионный слой формируется в момент прохождения реакции восстановления и после ее завершения во время выдержки в течение.1 ч при температуре процесса. После окончания процесса тигель вынимают из печи и охлаждают на воздухе. Смесь вместе с обработанными деталями высыпают на поддон. Отделение сиеси от поверхности деталей не представляет затруднений. Размер тиглей- выбирается исходя иэ размеров обрабатываемых деталей и рабочего пространства печи. Скорость подачи аргона 0,2-0,3 л/мин.

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

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

Условия испытаний: Т=1100 С в течение 30 ч.

Формула изобретения

Состав для хромирования стальных изделий, содержащий окись хрома, алюСостав

Вр емя насыщеНИЯ Ч

Толщина покрытия мкм рирост ассы, г/м

58,8

15

12 4

7,34

6,47

5,86

4,67

Ь1,27

80,4Ь

51, !2

0,5 64

1 59

2 53

3 48

0,3 70,1

0,4 62,5

4 38

13

0,5 2

1 3

2 4

2 5

0,3 1,3

О,1 1

3 6

11

12

12

11

* Запредельный состав.

Составитель Л. Бурлинова

Редактор Н.Рогулич Техред Л. Олийнык Корректор Л.Патай

Заказ 266 Тираж 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

5 1

Сравнительные данные по обработке приведены в таблице.

Сравнивают предлагаемый состав с известным при хромировании на стали

У8 при 1100 С в течение 1 ч.

Из таблицы видно, что за время в

4 раза меньшее, чем для известного способа получают слой толщиной в 3-6 раз больше. Жаростойкость получаемых покрытий выше в 8-12 раз.

Известный

1 57

Предлагаемый

2 23

3 25

4 27

5 30

6* 20

7* 25

8* 35

541304 6 миний, окись алюминия и активатор, отличающийся тем, что, с целью повышения насыщающей способности состава и увеличения жаростойкости изделий, он дополнительно содержит хлористый иттрий, а в качестве активатора металлический йод, йодистый аммоний при следующем соотношении

1Р

Окись хрома

Алюминий

Хлористый иттрий

Металлический йод

Йодистый аммоний

Окись алюминия