Способ нанесения медно-алюминиевых покрытий на стальные изделия

Способ нанесения медно-алюминиевых покрытий на стальные изделия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МЕДНОАЛЮМИНИЕВЫХ ПОКРЫТИЙ НА СТАЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ, включающий нагрев до температуры обработки и выдержку в насьпцающей среде, отличающийся тем, что, с целью увеличения толщины наносимых покрытий , вначале проводят меднение при 1090-1200°С в течение 15-20 мин в смеси, содержащей хлорид меди и окись алкялиния при следующем соотношении компонентов, вес. %: Хлорид меди 50-55 Окись алюминия45-50 а затем алитирование при 8001000°С в течение 50-70 мин в смеси , содержащей порошкообразный алюминий , хлористый алюминий и двуокись кремния при следующем соотношении компонентов, вес. %: Порошкообразный алюминий50-60 i Хлористый алюминий2-4 (О Двуокись кремния Остальное

(192 (И2

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Я512 С 23 С 9 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " :::

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2-4 (21) 3314111/22-02 (22) 03. 07. 81 (46) 07. 05 ° 83. Бюл; Р 17 (72.) В ° А ° Генель, Т.П. Старосветская, П.Т.Горячев и Н.И.Алешин (71) Центральная научно-исследовательская лаборатория полимерных контейнеров (53) 621.785.539(088.8) (56) 1. Патент ФРГ 9 2632480, кл. С 23 С 1/10,1977.

2. Авторское свидетельство СССР

У 415335, кл. С 23 С 9/02, 1971 ° (54)(57) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МЕДНОАЛЮМИНИЕВЫХ ПОКРЫТИИ HA СТАЛЬНЫЕ

ИЗДЕЛИЯ, включающий нагрев до температуры обработки и выдержку в насыщающей среде, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения толщины наносимых покрытий, вначале проводят меднение при 1090-1200 С в течение 15-20 мин в смеси, содержащей хлорид меди и окись алюминия при следующем соотношении компонентов, вес. В:

Хлорид меди 50-55

Окись алюминия 45-50 а затем алитирование при 8001000 С в течение 50-70 мин в смеси, содержащей порошкообраэный алкыиний, хлористый алкииний и двуокись кремния при следующем соотношении компонентов, вес. Ъ:

Порошкообразный алюминий 50-60

Хлористый алюминий

Двуокись кремния Остальное

1016396

1

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработКе стальных изделий, в частности к нанесению на их поверхность медно-алюминиевых покрытий, Алюминиевые и медные )покрытия стальных : иэделий широко распространены для защиты от корроэионного воэдейстния внешней среды.

Известен способ получения покрытий из сплавов меди с алюминием на сплавах железа, заключающийся в том, что стальные иэделия при

700-1100 С опускают в ванну с расплавом меди и алюминия fl).

Однако укаэанная обработка в обязательном порядке предусматривает отжиг при 900-1000 С для устранения хрупкости поверхностного слоя.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому является способ нанесения медноалюминиевых покрытий на изделия из стали в смеси, содержащей следующие компоненты при таком их соотношении, вес. %: Ag 85-90; Сц 10-15. Процесс проводят в вакууме при 950 С в течение 3-4 ч (2).

К недостаткам этого способа следует отнести необходимость в вакууме,.в применении чистой порошкообразной меди, а также длительность проведения процесса.

Цель изобретения — увеличение толщины наносимых покрытий.

Поставленная цель достигается тем, что, согласно способу нанесения медно-алюминиевых покрытий, включающему нагрев до температуры обработки и,выдержку в насыщающей среде, вначале проводят меднение при 1090-1200 С в течение

15-20 мин в смеси, содержащей хлорид меди и окись алюминия при следующем соотношении компо нентов, вес.Ъ: хлорид меди 50-55, окись алюминия 45-50,а затем алитирование при 800-1000ОС в течение

50-70 мин в смеси, содержащей порошкообраэный алюминий,хлористый алюми ний и двуокись кремния при следующем соотношении компонентов,вес.Ъ:порошкообразный алюминий 50-60;хлористый алюминий; двуокись кремния остальное.

Пример. Меднение проводят в смеси,. состоящей из СиСР. и

АР1О> при 1100 С и выдержке при этой температуре 15 и 20 мин. При. го. овленную смесь тщательно перем .шивают, а затем вместе со стальным образцом (Ст.3) помещают в керамическую или кварцевую лодочку.

Установка, в которой проходит процесс,, представляет собой трубчатый реактор из стали Х18Н10Т герметиэированный с одной стороны и связанный с атмосферой через водяной затвор с другой. Нагрев осуществляют трубчатой печью, контроль температуры — термопарой с миллизольтмером. Перед нагревом" лодочку вместе с насыщенной смесью и образцами из Ст.3 помещают,в зону нагрева реактора.

10 После нагрева и изотермической выдержки реактор извлекают иэ печи н охлаждают на воздухе до: комнатной температуры, после чего иэ него извлекают покрытые образцы.

15 Медненные образцы помещают затем в тщательно перемешанную смесь, содержащую алюминий, окись кремния и хлористый аммоний. Процесс проводят аналогично описанному выше процессу меднения. Кагревание проводят до 800, 1000 С и выдерживают при этой температуре 50 и 70 "

Мин. После такой химико-термической обработки образцы имеют свет25 ло"серый U eT °

В табл.1 представлены значения толщин медно-алюминиевых покрытий в зависимости от соотношений входящих в смесь компонентов.

В данном случае процесс меднения осуществляется при 1100 С за счет обменных реакций между однохлористой медью и железом. Температура плавления однохлористой о меди 430 С. Образовавшийся расплав начинает взаимодействие с железом и одновременно растравливает rpa-. о ницы зерен. В результате этого вос- становленная медь частично располагается по границам зерен, а частич но образует покрытие.

Для получения качественного беспористого слоя необходимо, чтобы температура нагрева была не ниже температуры плавления меди 1083 С. После достижения температуры плавления меди необходима выдержка в течение 15-20 мин.

Покрытие получается качественное, блестящего медного цвета. Наблюдается увеличение веса иэделия . после меднения При увеличении длительности выдержки до 30-40 мин качество покрытия не меняет- ся и его толщина не увеличивается.

Однако при длительности выдержки

60 мин и более качество покрытия ухудшается и наблюдается умень.шение веса образцов после насыщения медью.

Температура алитирования (8001000 С) определяется из условия образования качественного покрытия, поскольку температура плавления . эвтектики Cu (+ CuA Q 548 .Можно ожидать сокращение времени

101б396

50 Ag

47 БЮ

3ЯНCF

50 CuCR

50 А О

100

120,642

55 At

42 SiO

ЗМНСГ

52 СиСР.

48 AtО

2 бо АЕ

37 ВЮ

3 НН4СХ

55 СиС 6

45 А(О

514

140 алитирования медного покрытия за счет ввтектического плавления при контакте алюминия с медью при температурах, начиная. с 548 С. Однако до температуры 800 С качественного алкио-медного слоя не образуется. Начиная с 800 С, процесс алитирования интенсифицируется н происходит доСтаточно быстро, с образованием качественного слоя.

С ростом температуры время изотер- 10i .мической выдержки сокращается за счет более быстрого и полного прохождения эвтектического плавления.

Вьиае 1000 С поверхность покрытия становится,:некачественной.; На 15 ней образуются подтеки вследствие большой жидкотекучести слоя покры-. тия. Оптимальной является выдержка в течение 50-70 мин.

Сравнительные данные обработки по известному и предлагаемому способам приведены в табл.2.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет в 8-12 раз увеличить толщину получаемого покрытия.

Для определения прочности сцепления нокрития со стальной основой покрытые образцы и виде пластин перегибают несколько раз до разрушения. Отслаивания покрытия при этом не наблюдается.

Определение корроэионной стойкости стальных образцов с медноалюминиевыми покрытием проводят в парах воды в течение 30 сут. уменьшение веса покрытых образцов не наблюдается.

Вес образца без покрытия уменьшается и потери веса составляют

0,078 мг/мм

Предлагаемое пОкрытие можно наносить как на наружную, так и на внутреннюю поверхность стальных изделий. Для его использования не требуется специальной подготовки поверхности перед химикотермической обработкой.

Предлагаемый способ .нанесения медно-алюминиевых покрытий можно рекомендовать для антикоррозионной защиты стальных изделий, эксплуатирующихся в атмосферных условиях с высокой влажностью, в морской атмосфере.

1016396

Таблица 2

Состав насыщающих смесей, вес.В, по способу

Смесь известному предлагаемому

Меднение Алитирование Толщина покрытия, мкм

Толщина покрытия, мкм

Алюмомеднение

50 СИСЕ 50 At

27 At

100

3 ч =60 мин

52 СИСЕ

55 АЕ

120

48ЛЕО

t=11 50 С

С =20 мин — 70 мин

69 AV

3 55 сисЕ

45 АЕ Оз — 1200 С

140

20 C = 15мин

4 52 СиСР

48 At O

35 АС; 45 СиО

5 AtFeÇ15 AtÎ

60 AC

36 Sio

4 NH СЕ

140

1150 С

0=20 мин — 1000 С В=бч

60 мин

25 Af; 40 СиО

3 APFe+, 32 Ak>Q

900 С 5

5 55 CuCf

45 Af ОЗ

120

11006С

С = 20 мин

Г= 4ч

Составитель Л.Бурлинова

Редактор А.Козориз Техред Т.маточка . Корректор Ю. Макаренко

Заказ Э325/28 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

50 ЛЕ,О3

t-=11e0oC

e=.2а ми н

475 о з NH4cf

900о С

42 Sio

3 МН4.СŠ— 800 С

37 Sioa, з = нн,сЕ

1000DC Ъ = 50мин

56 AE

42 Sio

2 NHgC$

900 С

50 мин

43 Cuo,4 ACFe

26 Ag

t=1000 С

27 Af 43 СиО

4 ACFe

26 Ago

t-=1000 С вЂ” 6 ч

45 АЕ1 40 СиО

5 АЕРез

1-. Е,О, 950 С вЂ” 8 ч