Состав для получения комплексных покрытий на стальных изделиях

Состав для получения комплексных покрытий на стальных изделиях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ПОКРЫТИЙ НА СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИ ЯХ, включанлций алн шнийсодержащве вещество, хлористый аммоний, хром. никель-железосодержащее вещество и окись алюминия, отличающийся тем, что, с целью увеличения толщины наносимого покрытия, он дополнительно содержит фтористый аммоний, в качестве алюминийсодержащего вещества - алюминиевую пудру, а в качестве хром, никель-железосодержащего вещества - окалину нержавеющих хромоникелевых сталей при следующем соотношении компонентов, мас.%: Окалйнаг нержавеющих хромоникелевых сталей 30-35 Алюминиевая пудра 12-18 Хлористый аммоний 1,5-2,5 Фтс1ристый аммоний 1,5-2,5 Окись . Остальное

з

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ МООР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ

Н»ТОУСЙСВМ СЗЗФВЧЮЪСТВМ (21) 3557055/22-02 (22) 23.02.83 (46), 30.11.84. Вюл. И 44 (72) П.Т.Горячев, В.И.Евтухов, В.А.Генель и И.А.Макарова (71) Филиал Всесоюзного научноисследовательского химико-фармацевтического института им. Серго Орджоникидзе(53) 621.785.51.06(088.8) (56) 1 Авторское свидетельство СССР

N 870497, кл. С 23 С 9/02, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

В 918331, кл. С 23 С 9/02.. 1982 ° (54) (57) СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОМП-, ЛЕКСНЫХ ПОКРЫТИЙ НА СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИ»"

ЯХ, включающий алюиннийсодержащее вещество, хлористый аммоний, хром, .Л0.„112 626 A никель-железосодержащее вещество и окись алюминия, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увели чения толщины наносимого покрытия, он дополнительно содержит фтористый аммоний, в качестве алюминийсодержащего вещества « алюминиевую пудру, а в качестве хром, никель-железосодержащего вещества — окалину нержавеющих хромоникелевых сталей при следующем соотновении компонентов, мас.X:

Окалина- нержавеющих хромоникелевых сталей 30-35

Алюминиевая пудра . 12-18

Хпористый аммоний 1,5-2,5

Фтористый аммоний 1,5-2,5

Окись алюминия Остальное

1 ются незначительно.

1 1126

Изобретение относится к металлургии, а именно к способу нанесения диффузионных покрытий на стали и сплавы с помощью: алюмотермической обработки в порошкообразных смесях, содержащих окалину, получающуюся при горячей обработке нержавеющих аустенитных, аустенито-ферритных и ферритных сталей, и может быть использовано на предприятиях химичес- 1б кого и машиностроительного профиля для повышения коррозионной стойкости деталей технологического оборудования.

Печная окалина укаэанных сталей в своем составе может содержать t5. окнсные соединения железа, хрома, никеля или марганца с незначительнымн добавками кислородных соединений молибдена, титана или ниобия, следовательно, образующиеся покрытия явля- K ются многокомпонентными.

Известен состав P)> содержащий искусственно приготовленные смеси окислов и .порошкообразный алюминий при соотношении компонентов, вес.X:

Окись хрома 38-43

Иорошок алюминия 1.1-16

Окись железа (Fe0) 7-10 .

Хлористый аммоний 1-3

Окись алюминия Остальное ЗО

Недостатком данного состава является необходимость проведения предварительного никелирования насыщаемой стальной поверхности, что значительно усложняет и удорожает техноnormo получения покрытий.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ (2) получения комплексных покрытий на стальных изделиях следующего состава насыщающей смеси, вес.X:

Окись. хрома 30-37

Окись никеля 5-8

Окись железа 5-8

Порошок алюминия 17-23

Хлористый аммоний 1-3

Окись алюминия Остальное

Недостатками известного способа являются незначительная толщина покрытия, не превышающая 50 мкм, и не-., обходимость использования окисных соединений металлов реактивной квалификации.

Цель изобретения-увеличение тол-; 55 щины наносимого покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что состав для получения комп-, 626 2 лексных покрытий на стальных иэделиях, содержащий алюминийсодержащее вещество, хром, никель-железасодержащее вещество, хлористый аммоний и окись алюминия, дополнительно содержит фтористый аммоний, в качестве алюминийсодержащего вещества — алюминиевую пудру, а в качестве хром, никель-желеэооодержащего вещества— окалину нержавеющих хромоникелевых сталей при следующем содержании компонентов, мас.X:

Окалина нержавеющих хромоникелевых сталей 30-35

Алюминиевая пудра 12-18

Хлористый аммоний 1в5-2ь5

Фтористый аммоннй 1,5-2,5

Окись алюмийия Остальное

Количественный состав компонентов смеси подбирали экспериментально.

Установлено, что уменьшение количества окалины приводит к наличию в диффузионном слое алюминия, а увеличение не дает улучшения качества покрытия и не повышает его толщину. Увеличение .количества активатора усиливает газовьщелеиие, а уменьшение снижает эффективность процесса. Наиболее качественными получаются покрытия при равньи соотношениях хлористого и фтористого аммония в насыщающей смеси.

Технология нанесения покрытий состоит в следующем.

Окалину:нержавеющей стали тщательно измельчают в шаровой мельнице и перемешивают в течение 2-2,5 ч с алюминиевой пудрой. После этого добавляют активаторы и окись алюминия и перемешивают еще в течение

1 ч. Иалученную смесь хранят в герметично закрытой таре. Процесс осуществляют в контейнере с плавким затвором при 1100-1200 С и времени изотермической выдержки 2-2,5 ч.

Извлеченные после охлаждения образцы имеют светло-серый цвет поверхности.

Геометрические размеры и вес их меняДля металлографических исследований берут образцы из стали 18Х1Т, с диффузионным покрытием, полученным при 2-часовой изотермической выдержки при 1200 С в смеси следующего состава, мас.X:

Окалина стали 12Х18Н10Т 32,5

Алюминиевая пудра 15

Хлористый аммоний 2

112662

S5

18

2,5

Фтористый аммоний 2

Окись алюминия Остальное

В качестве исходных поставщиков для формирования комплексного железо. хромоникелевого покрытия берут печную окалину нержавеющих железохромоникелевых сталей, входящие в нее окисные соединения железа, хрома и никеля восстанавливаются агйоминием, В результате этого на покрываемой : !6 поверхности формируется комплексный диффузионный слой, состоящий из железа, хрома и никеля. Сталь 12Х18Н16Т является одной из самых распростре» . венных хромово-никелевых сталей, Из 15 всего ассортимента этих сталей ее получают 90Х.

-С помощью травления ЗЖ-ным спиртовым раствором азотной кислоты выянлен сплошной, достаточно равномерный 20 нетравящнйся поверхностный слой тол-: щиной около 500 мкм,. Граница с осио вой чистая н четко очерчена. Под слоем один ряд зерен имеет более дис» персную структуру, чем основа. От" 25 дельные мелкие зерна с:такой струк-; турой встречаются в основе. Обезугле роживания основы под слоем, характерного для мело- и средиеуглеродистой . хромированной стали, не наблюдается, щ

Травление соляно-кислым раствором медного купороса показывает, что слой имеет столбчатую.структуру, обычную для процессов диффузионного насыщения поверхности. Микротвердость слоя составляет ЗЫ-370 кгс/мм, одинакова по его глубине и близка к микротвердости нержавеющей стали

12Х18010Т (400 ) е

Исследования распределения металлов, входящих в состав омелины, в покрытии на стали 18ТГТ вьнишняют на микрорентгеноспектральном анаиизате- 4 ре "MS46" фирмы "Cameca" .при локаль ности зонда 2 мкм, токе зонда 26 нА ., и ускоряющем напряжении 20 кВ.

Содержание элементов покрытия сле-. дующее, вес.X: Cr 17-22;.Ni 2",Fe yo остальное.

Элементы в покрытии распределены равномерно..

Пример 1. Берут исходные компоненты смеси, мас.Х, Окалина стали 12Х18Н10Т

Алюминиевая пудра °

Хлористый аммоний

Фтористый аммоний 2,5

Окись алюминия Остальное

Перемешивают до однородной смеси.

Заготовки образцов для покрытия нз стали 18ХГТ вырезают на токарном станке из горячекатаного прутка в состоянии поставки. При этом на поверхности их не должно быть дефектов, видимых невооруженным глазом. Процесс нанесения покрытия осуществляют в контейнере с плавким затвором.

Для этого образцы вместе с насыщающей смесью помещают в контейнер, следя, чтобы они не касались друг друга и его стенок. Нагрев осуществляют в шахтной печи от комнатной температуры до 1200 С с изотермической выдержкой 2 ч. После этого печь отключают и охлаждают до 700-800ОС, извлекают контейнер, охлаждают его до температуры помещения и, .разбив плавкий затвор, извлекают, образцы вместе с оставшейся реакционной смесью.

Образцы промывают водой и сушат под вентилятором на воздухе. В результате визуального осмотра их поверхность ровная, без дефектов, слегка шероховатая, цвет светло-,серый.

Размеры и вес увеличиваются. Покрытие при изучении микрошлифа под микроскопом (х100) плотное с хорошим сцеплением с основой. его толщина равномерна по периметру образца и составляет около 550 мкм. Микротвердость слоя 350 кг.с ,мм2

П р и и е р 2. Берут исходные компоненты смеси, мас.X:

Окалина стали 12Х18Н10Т 32,5

Алюминиевая пудра 15

Хлористый аммоний 2

Фтористый аммоний 2

Окись апюминия Остальное

Далее все операции проводят согласно примеру 1.

Покрытие при изучении микрошлнфа код микроскопом (х1:00) плотное с хорошим сцеплением с основой. Его толщина равномерна по периметру образца и составляет около 500 мкм. Иикротверд сть слоя 350 к гс

Пример 3. Берут исходные компоненты емеси, масЛ:

Окалина стали 12Х18Н10Т 30

Аюпачиниевая пудра 12 . Хлористый аммоний 1,5

1126626

Составитель. Г. Вахтинова

Редактор Т.Веселова Техред М, Кузьма Корректор А.Ильин

Заказ 8645/21 Тираж 899 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r.Óèãîðî@, ул.Проектная, 4 фтористый аммоний 1,5

Окись алюминия Остальное

Далее все операции проводят согласно примеру 1

Покрытие при изучении микрошлифа под микроскопом (х100) плотное с хорошим сцеплением с основой. Его толщина равномерна по периметру образца и составляет .около 450 мкм. Микротвердость сйоя 350 - . кгс мм

Предлагаемый, состав позволяет в 5-8 раз увеличить толщину диффузионного слоя. Исходным сырьем для нанесения покрытий .являются отходы .металлургического производства, — печная .окалина нержавеющих сталей, что позволяет значительно удешевить тех" нологический процесс и утилиэи— ровать отходы производства для рационального их использова— ния.