Состав для хромирования сталей и сплавов и способ его использования

Состав для хромирования сталей и сплавов и способ его использования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.li Состав для хромирования сталей : и сплавов,,, содержащий окись хрома, окись алкалиния, алюмосодержашее вещество и галогеисодержащий активатор, отличающийся тем, что, с целью интеисификацин процесса насыщения и по.выщения защитных свойств покрытия, он .дополнительно содержит жировые добавки, в качестве влюмосодёржашего вещества испопсьэована алюминиевая пудра, а в качестве галогенсодержащего активатора смесь хлористого и фтористого аммония при следующем соотнощении компонентов , мас.%: Окись хромаЗО-35 Алюминиевая пудра11,6-17 J3 Жировые добавки0,4-О,7 Хлористый аммоний1,5-2,5. Фтористый аммоний1,5-2,5 Окись алюмиЕяяОстальное 2. Способ хромирований сталей и сплавов в пор Ш1ках, включающий перемешивание насыщающих комп жентов, нагрев до 100О-1200с в смеси алюминиевой пудры и хлористого и фтористсуо аммония и изотермическую вьшержку, о тли ч а (Л ю щ и и с я тем, что, с пенью повышения защитных свойств покрытия и интенС сификации процессанасыщения, нагрев ведут в указанной смеси с добавлением жи-га ровых добавок, а перемешивание насыщаюших компонентов осуществляют с предварительным перемещиванаем окиси }фома алюминиевой пудры и жировых добавок до однородной массы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,SUÄÄ 1022999

/f59 23 С 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ " :: -::-:-.:::-::::,-., ц

Н ABTOPGHOhAY С63ИДВТЕЛЬСТВУ тГ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3293877/22-02 (22) 22.05.81 . (46) 15.06.83. Бюп. Ж 22 (72) П. Т. Горячев, B. И. Евтухов, В. А. Генель и И. А. Макарова (71 ) Филиал Всесоюзного научно-исследо-. вательского химико-фармаиевтического института им. Серго Орджоникидзе (53 ) 621.785.539.06 (088.8) (56) 1. Авторское свидетеаьство СССР

l4 585235, кл, С 23 С 9/02, 1978.

2, Авторское свидетельство СССР

М 406969, кл. С 23 С 9/02 1975. (54) СОСТАВ ПЛЯ КРОМИРОВАНИЯ

СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ И СПОСОВ ЕГО

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ. (57) 1. Состав для хромирования сталей

;и сплавов„.содержащий окись хрома, окись алюминия, алюмосодержащее вещество и галогенсодержащий активатор, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения и повышения защитных свойств покрытия, .он .дополнительно содержит жировые добавки, в качестве алюмосодержащего вещества использована алюминиевая пудра, а в качестве галогенсодержащего активатора смесь хлористого и фтористого амеония при спедующем соотношении компонентов, мас,%:

Окись хрома 30-35

Алюминиевая пудра 1 1,6-17,3

Жировые добавки

Хлористый аммоний 1,5-2,5.

Фторис алый аммоннй 1,5 2,5

Окись алюмиещя Остальное

2. Способ хромирования сталей и сплавов в порошках, включающий перемешивание насыщающих компонентов, нагрев до 1000-1200 С в смеси алюминиевой о пудры и хлористого и фтористого аммонияЯ и изотермическую выдержку, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повыше иия оиыитиык свойств покрытия и питии- сификации процесса- насьпцения, нагрев в дут в указанной смеси с добаваением жи к ровых добавок,. а перемешивание насыща- . ющих компонентов осуществцяют с пред-, варительным перемешиванием окиси хрома алюминиевой пудры и жировых добавок до однородной массы.

1022989

Ф

Изобретение относится х легнрованию поверхности сталей и сплавов хромом с по. мощью химико-термической обработки в порошкообраэных смесях, содержащих . окись хрома, и мож,ет быть использовано на предприятиях химического, машиностроительного н инструментального профиля. для повышения коррозионной, эроеиониой устойчивости и иэносостойкости деталей машин и инструмента.

Известен состав дня хромирования на .основе окиси хрома (1). Состав для хро мирования стальных деталей включает пОмимО Окиси хрома, порошка алюминия и вещества-активатора. смесь ацетона с клеем на основе фенопформальдегидных смол, модифицированных поливинилбути» ралем, а в качестве активатора исполь зуют хлористый аммоний, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Окись хрома 30-4 5

Порошок алюминия 10-20

Окись алюминия 1 4-24

Хлористый аммоний . 3-6

Смесь ацетона с кле 25 ем на основе фенолформапьдегидных смол, модифицированных поливинилбутиралем 15.25

Недостатками данного состава явш - ЗО ются большое количество вредных дпя здоровья обслуживающего персонала га», зов, образующихся при сгоржин углерщЬ содержащей opraHRKR, сложность механи.зации ручных операций по нанесению. со става на защищаемую поверхность перед хромированием, огневэрывоопасность про цесса приготовления клея с применением в качестве растворителя ацетона. Кроме того, наличие большого количества угле щ рода после термического окисления органических соединений приводит к образо-. ванию карбида хрома, что снижает насы щающую способность хромирующей смеси и ухудшает качество образующихся эащи 4»

НЫХ СЛОЕВ.

Наиболее бцизким по технической сущности к предлагаемому является состав для хромирования на основе окиси хрома (2, содержащий спедукпие компоненты, вес.%! I

Окись хрома 55-60

Алюминий 10 15

Фтористь|й алюминий 3-5

Окись алюминия Остальное

К недостаткам.его следует отнести пониженную корроэионную стойкость за» шитных покрытий в растворах електропитОВ, Бель изобретения - интенсификация процесса насыщения и повышение защиз ных свойств покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что состав для хромирования сталей и сплавов, содержащий окись хрома, окись алюминия, алюмосодержащее вещество и галогенсодержащий активатор, дополний ельно содержит жировые добавки в качесе ве алюмосодержащего вещества испольэо ,вана алюминиевая пудра, а в качестве ta логенсодеркащего активатора - смесь .хлористого и фтористого аммония при сжедуюшем соотношении компонентов, мас.%:

Окись хрома 30-35

Алюминиевая пудра 1 1,6 -17,3

Жировые добавки 0,4-0,7

Хлористый аммоний 1,5-2,5

Фтористый аммоний 1,5««2,5

Окись алюминия Остальное

В отличие от алюминиевого порошка алюминиевая пудра содержит в своем составе жировые добавки, являющиеся пя аерхнос тно-активными веществами. Отечественная промышленность по ГОСТ

5494-71 выпускает пудру двух марок:

ПАП-1 и ПАП-2, Они отличаются меж

„ду собой кроющей. способностью и степе» нью измепьчения. Химический состав нх одинаков, а содержание в них жировых добавок составляет 3,8%. Для диффуэио много хромирования использованы обе мар ки пудры. Различия в качестве попучае мых покрытий не обнаружено.

Количество алюминиевой пудры и окиси хрома берут из.учета стехиометрических коэффициентов реакции восстановления окиси хрома алюминием.

Увеличение количества окиси хроМа снижает эффективность использования, уменьшение приводит к наличию в покры-, тии а поминия, что снижает его защит ные свойства. К. аналогичным результатам приводит увепнчение в составе смеси алюминиевой пудры, а уменьшение ее кади« чества снижает эффективность смеси.

8 качестве активатора смеси принимают К Н С8 ЙН4Р, Оптимальное соотношение между хлористым и фтористым аммонием определяют экспериментально. lyrae, результаты получены при равном соотношении их и в пределах, указанных в составе.

Увеличение количества активаторов приводит к сильному газовыделению и раэъеданию покрываемой поверхности, уменьшение снижает активность смеси.

99 4

3 . 10229

Пример 1. Берут исходные компоненты смеси, мас.%:

Окись хрома 30

Алюминиевая пудра 1 1;6

Жировые добавки 0,4

Хпористый аммоний 1,5

Фтористый аммоний 1,5

Окись алюминия Остальное

Компоненты смеси перемешивают до однородной:массы. о Заготовки образщев дия нецрытия па лучают из горячеиатакной ув еведистой . листовой стали У8А путем рубки на гильотинных ножницай..Затем у них притуппякж острые кромйи. и малицей бумагой 35

- очищают поверхность- io меташического блеска. При этом на ней не должно быть царапин или других -дефектов, видимых . невооруженным глазам. Образцы взвешивают на аналижческих весах и измеря- 20 — xe микрометром, Затем вместе с насыщенной .смесью их помещают в стальной кМтеййер с плавким затвором. Следят, чтобы они не касалиоь друг друга и сте.. нок контейнера, который. закрывают крыш 25 кой. В карман затвора помещают мелкие . осколки стекла. Hirpeâ осуществляют в шахтной печи от комнатной температуры до 1150ОС, изотермическая выдержка

4 ч. После этого печь.охлаждают до Зо

790-800 С, извлекают контейнер, ох.лаждают eiо до температуры помещения и, разбавив затвор, извлекают образцы

, вместе с оставшейся реакционной смасью.

Образцы промывают водой и сушат под вентилятором на воздухе. Реэупьтаты ви:зуального осмотра» с:тъ образцов ровная без дефектов, цвет светло-се ребристый. Размеры и. вес увзпичиваются, Покрытие при изучении микрошлифа нод микроскопом (X100) плотное с хореыщм

;сцеплением, с основной топшиной .

: 20 - 25 мкм, микротвердость 1800

2000 кгс/мм, что обьясияется карбид " 45 и ным составом покрытия. дефектов цо периметру слоя не набпкщается. Мнкроструктура основы состоит из перпита с сет.- . кой цяментита по границам зерен, микротвердость 300 кгс/мм .

Пример 2. Берут исходные компоиецты смеси, мас.%:

Окись хрома 32,5

Алюминиевая пудра 1 4,45

Жировые добавки . 0,55

Хлористый алюминий 2

Фтористый алюминий 2

Окись алюминия Остальное

Далее все операции согласно примеру 1.

Результаты визуапьного осмотра: поверхность образцов ровная без дефектов; цвет светло-серебристый. Размеры и вес увеличиваются.

Покрытие при изучении микрошлифа под микросокопом (X100} ппотное с хорошим оцеплением с основой толщиной

40-45 мкм, микротвердость 18002000 кгс/мм .,Цефектов по перимегру

2 опоя ие набпюдается. Микроструктура ос ною4 состоит из перлнта с сеткой цементита пе юраницам зарез, микротвердость

ЗО4 кго/мм .

Н р и м е р 3. Бепут исходные компонеи- ты смеси, мас.%g

Окись крома 35

Алюминиевая пудра 17,3

Жировые добавки 0,7

Хлористый аммоиий 2,5

Фтористый аммоний 25

Окись алюминия Остальное

Далее все операции согласно примеру.1.

Результаты визуального . осмотра: саоверхность образцов ровная без дефектов, цвет светло-серебристый, Размеры .и вес увеличиваютси, Покрытие при изучении мнкрошпифа под микроскя ом (Х100} плотное с хоро шим ацеппением с основой топщиной около 55 мкм, микротвердость 1500

1600 кгс/мм .

Дефектов по периметру слоя це набпюдается. Микроструктура основы состоит иэ перпита с сеткой цементита по границам зерен, микротвердость 300 кгс/мм.

Ф

Наиболее близким по технической- суп& ° кости к нредпагаемому является способ хромирования сталей и сплавов, заключающийся в одновременном совместном пере мешиванин всех компонентой, входящих в состав дня хромирования, с последующей обработкой образцов сталей и сплавов по лученной насыщающей смесью при 1000

1200 С с изотермической выдержкой и

О последующим охлаждением до комнатной темпера туры f2) .

Недестатком этого -способа является .наличие нор в покрытии, что препятству ет применению деталей с такимн покрытиями s средах элекгропитов иэ-эа обра эования -язвенных разрущений, Бель изобретения - повышение защит ных свойств покрытия и интенси акации щоцесса насыщения,.

Поставпенная цепь достигается тем, что согласно способу хромнрамния стз лей нагрев ведут в смеси порошков окиси

999 ного анализа покрытий, попученных на стальных образцах с резьбой (бопты и гайки), Насышающую смесь берут одного и того же состава, мас.%:

Окись хрома 35

Алюминиевая пудра 17,3

Жировые добавки 0,7

Хлористый аммоний 2,5

Фторис тый аммоний . 2,5

Окись апюминия Остань ное

Смесь готовят двумя способами: nyd.-часового одновременного перемешивания всех ее компонентов; путем раэдепьного перемешивания сначала окиси хрома и апюминиевой пудры 2 ч, а затем добавпя-. ют остальные компоненты и перемешивают все вместе еше 1 ч (преднагаемый способ )

Хромирование осуществляют в контейнере с плавким затвором при 1150 С о

3 ч.

В результате сравнительного анализа покрытий на реэьбовой поверхности стальных образцов установлено, что окопо 20% образцов, обработанных в смеси по примеру 1, имеют некачественную поверхность. На ней наблюдается в отдельных местах наличие углублений в виде пор и морщин. Обрюцы, обработанные в смеси по примеру 2, имеют гладкую и ровную поверхность. Металлографическим анализом установаено, что топщина покрытий, подученных на смеси 2, в 1,5-2 выше, чем из смеси 1, Предпагаемый состав и способ его ,использования рекомендуется дпя зашиты деталей химического оборудования от коррозии в жидких и газообразных агрессивных средах.

5 1022 хрома, окиси алюминия, апюминиевой пудры и хлористого и фтористого аммония с добавлением жировых добавок, а перемешивание насьпцаюших компонентов осущест-! впяют с предваритепьным перемешиванием хрома, алюминиевой пудры и жировых добавок до однородной массы.

На первой стадии происходит восстановпение из его окисного соединения алюминием. 10

На второй стадии хром хлорируется или фторируется гапогенводородными га зами, образовавшимися в результате разложения хлористого и фтористого аммония, Галлогениды хрома при температуре 15 хромирования (1000-1200 С) начинают

О заметно испаряться. Покрываемая поверх- ность контактирует с парами. На границе

/ сталь-галогениды хрома происхоа т третья стадия процесса - реакция рбмена. 20

В результате хром сначапа сорбируется на покрываемой поверхности, а при изотермической выдержке диффундирует вглубь, образуя диффузионный защитный слой со структурой твердого раствора в 25 случае малоуглеродистой стали и карбидный слой в случае углеродистой стали.

Повысить насышаюшую способность хромирующей смеси можно с помощью более полного прохождения реакции, которая 30 в частности, зависит от вепичины ппощади контакта реагирующих веществ.

В предпагаемом способе с цепью увеличения площади контакта окись хрома и апюминиевую пудру перемешивают сначала 3 отдепьно друг с другом до однородной массы. Наличие в алюминиевой пудре поверхностно-активных веществ (жировых добавок) препятствует нарушению образовавшегося контакта при дальнейшем пере- 40 мешивании с окисью алюминия и активатором.

Предлагаемый способ позволяет повысить качество покрытия и насыщаюшую способность смеси. Это свойство изучено 45 акспериментально с помощью сравнитепьШирокое применение предлагаемый способ может найти при защите деталей золотниковых, распределительных устройств и клапанов от коррозии и износа в химическом и горном машиностроении.

Составитедь И. Никишкина

РедактоР Л, АвРаменко ТехРед О. Неце Корректор Ю. Макаренко

Заказ 4159/17 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