Плавкий затвор

Плавкий затвор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

()() 82759 l

Сентз Сенатских

Соииллистиче itiix

Реслублий

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 29.06.79 (21) 2788694,22-02 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень М 17 (51) М. К..

С 23 С 9!00 осударственный комитет до делам изобретений н открытий (53) УДК 621.793.6 (088.8) (4o} Дата опубликования описания 07.05.81 (72) Авторы изобретения

В. К. Заблоцкий и Г. Г. Белоусова

Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (71) Заявитель (54) ПЛАВКИЙ ЗАТВОР

Изобретение относится к химико-термн. ческой обработке, в частности к мстодам герметизации контейнеров при газовом диффузионном титанпровании деталей контактным способом.

Известен плавкий затвор, реализованный в способе герметизации контейнеров, например, при диффузионном хромировании. В желоб, находящийся в верхней части контейнера, засыпают натросиликатное стекло, которое расплавляют специальными нагревателями и охлаждают до затвердсвапня перед началом химико-термической обработки (1).

Однако до температуры расплавления главкого затвора, при последующей химико-термической обработке, идет интенсивное газовыделение активных продуктов из реакционного объема. Заплавленное натросиликатное стекло препятствует удалению воздуха и газообразных веществ из объема, что создает внутри контейнера высокое дазление. Это может привести к взрыву контейнера при температурах ниже 800 С (температура плавления затвора) или к выбросу расплавленного натросиликатного стекла при более высокой температуре.

Известен также плавкий затвор для герметизации контейнеров при диффузионном хромировании контактным способом (2).

Этот затвор позволяет предохранить смесь и детали от окисления за счет введения в затвор послойно расположенных карбюризаторов хромирующей смеси и натросиликатного стекла. Защита от окисления обеспечивается за счет выделения над поверхностью реакционного пространства окиси углерода из карбюризатора и атомарного водорода из хромирующей смеси, расположенной над карбюризатором.

Однако выделение атомарного водорода при высокой температуре взрывоопасно, а предложенный плавкий затвор не препятствует выделению вредных газов при температурах ниже 800 C — температуре плавления натросиликатного стекла.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является плавкий затвор, состоящий из легкоплавкого натросиликатного стекла (температура плавления 700 — 800 С (ГОСТ 917 — 41) и активированного древесного угля, помещаемого под крышку контейнера. Такой затвор применяли при титаНо-вольфрамировании стали из смеси, состоящей из порошка титана и вольфрама, инертной добавки — окиси алюминия и активизатора — хлористого аммония. Титановольфрамирование проводили при t = 1100 C. зп Нагрев осуществляли медленный, чтобы вы327591

3 деля1ощиеся в процессе нагрева аммиак и

i.!0131!0òûLI водород вытеснили воздух из контейнера ко времени достижения температуры образования окалины I3).

Описанный плавкий затвор хорошо предохраняет детали от окисления. Основным недостатком его в применении к титанированию является то, что вместе с воздухом, который вытесняется из контейнера, в окружающее пространство попадает хлористый водород, который образустся при разложении хлористого аммония и в результате дис1IP01!ОРLI и011иР0133 ни Я 13ыс!!I и х хл0131!дОВ тита. иа по резки!!и

Т1С11 + 1-12 - - I i C I + 211(.!

ЗТ1С) = 2Т1С1з + Т1

Эти реакции протекают при титанировании в порошках состава: ферротитан, хлористый аммоний, окись алюминия с образованием атомарного титана, способного насьпцать поверхность металла.

1 роме того, выделяющийся хлористы и водород при нагреве в присутствии углекислого газа, кислорода и водорода, в результате взаимодействия с компонентами титаниру1ощей смеси, приводит к образован!по свободного хлора.

Таким образом, основным недостатком этого затвора является то, что он не препятствует выделению в окружающу10 среду токсичных газов при температурах ниже температуры плавления натросиликатног.1 стекла.

Активированный древесный уголь, содержащийся в затворе, не может быть активным поглотителем вредных газов, так как он теряет свои адсорбционные свойства IIIIII нагреве.

Присутствие газов хлора и хлористого ,водорода при концентрациях в воздухе выше 0,001 мг/л и 0,01 мг/л соответственно оказывает вредное отравляющее воздействие на обслуживающий персонал и вызываег быстрое разрушение оборудования вследствие коррозии.

Целью изобретения является улучшение герметичности плавкого затвора.

Поставленная цель достигается тем, что плавкий затвор дополнительно содержит смесь солей хлористого и углекислого натрия в весовом соотношении 1: 2 соответственно при следующем соотношении компонентов в вес. /o.

Активированный уголь 5 — 10

Смесь хлористого и углекислого натрия 15 — 30

Натросиликатное стекло Остальное

При этом упомянутая смесь расположена между слоями активированного древесного угля и натросиликатного стекла.

Введение в плавкий затвор смеси солей хлористого и углекислого натрия в весовом соотношении 1: 2 соответственно позволяет за счет низкой температуры плавления (480 — 550 С) препятствовать выделению

Остальное

60 токсичных газов. 13 процессе диффузио1113!го титанирования контактным способом при медленном нагреве в реакционном объеме разлагаются компоненты титанирующей смеси. В частности, хлористый аммоний распадается на аммиак и -хлористый водород, которые, с одной стороны, вытесняют из контейнера воздух, с другой стороны, (при температурах 450 — 550 С) вступают

lo во взаимодействие с компонентами титанирующей смеси и вместе с продуктами взаимодействия должны попадать в рабочее пространство печи. Вытесняемый из контейнера кислород воздуха сгорает, проходя через слой активированного угля, с образованием углекислого газа, в результате чего находящиеся в контейнере детали защишены от окисления. Введенная в плавкий затвор смесь солей хлористого и углекислого

>!1 натрия в выбранной соответственно l: 2 пропорции начинает плавигься при температуре 480 — 550 С. Расплав этих солей активно поглощает выделяющиеся газьи Кроме того, при повышснии температуры в контейнере возможно снижение давления проникновение кислорода воздуха извне.

Температура образования окалины 570 С и выше. Таким образом, легкоплавкая смесь солей послужит также препятствием для поступления кислорода во внутрь контейнера при температурах ниже температуры образования окалины. При высокой рабочей температуре (1100 — 1200 С), когда смесь солей частично выгорает, попаданию кислорода в контейнер и выделению газов из него препятствует натросиликатное стекло, температура плавления которого составляет 800 С.

Таким образом, предложенный плавкий

4Г3 затвор служит надежной защитой обрабатываемых деталей от окисления и окружающей атмосферы от токсичных газов в широком интервале температур от 480 до

1200 C.

Оценка технологических свойств производилась на плавких затворах различного состава, где составляющие даны в вес. % и соответствуют:

А) Активированный уголь 10

Смесь хлористого и углекислого натри!1 30, в смеси

Натросиликатное стекло Остальное!

Б) Активированный уголь 8

55 Смесь хлористого и углекислого !1атри!!

1-Iатросиликатное стекло

В) Лктивироваиный уlo;Il, Смесь хлористого и углекислого натрия 15

I!атросиликатнос стекло Остальное

Г) Активированиый уголь 10

Смесь хлористого и углекислого натрия 30

1;5 1-1атросиликатиое стекло Остальное

Коицси грация хлористого водо рода в воз духе, мг/л

Концентрация хлора в Воздухе, мг/л о

m о „

m ч с1

SO д

v m I»

0 = т

8 I l(. I II I I IIII К вид послоя

K P I I T I< II

0,03 — -0,035

Серебристо-серое разьедаиис отсутствует

»

»

»

Равномерный

Пртотип

0,006 — 0,007

0,0005

0,0001

0,0003

Не обнаружено

Л

Б

Б

0,005

0,001

0,0025

Нс обнаружено

Сосгави гель Р. Клыкова

Тсхрсд И. Заболотиова

Редактор Г, Братиикова

Корректор 3. Тарасова

Заказ 3399

Изд. ¹ 372 Тираж 1048

Г>1!1И! П11 Государе гвсшгого комитета СССГ по делам изобретсшш и открьпий

113035, Москва, )К-35, Раушская нао., д. 4/5

fnZlIIICIl»e

Загорская типография Упрполигр»физдат» Мособлисполкома

В процессе титанирования сравнивались защитные свойства плавких затворов по качеству покрытия, окислению обрабатываемых деталей и наличию токсичных газов в воздухе. Качество покрытия оценивалось по внешнему виду и равномерности глубины мсталлографическим анализом шлифов.

Оки слеп ность деталей оценивалась по внешнему виду поверхности. Концентрация газов в воздухе определялась калориметрическим методом с раствором мети лора нжя.

Сравнительные данные защитных свойств предлагаемого и противопоставляемого плавких затворов приведены в таблице

Кроме того, при исследовании плавкпх затворов учитывалось взаимное расположение компонентов. При смешивании патросиликатного стекла и солей хлористого н углекислого натрия повышается температура плавления этой смеси, однако защитные свойства этого плавкого затвора остаются выше, чем у прототипа (см. табл., п. А) . Если смесь солей хлористого и углекислого натрия поместить между активированным углем и натросиликатным стеклом, то его защитные свойства оптимальны (см. табл., пп. Б, В, Г).

Применение предлагаемого плавкого затвора обеспечиваст по сравнению с прототипом следующие преимущества: улучшаются условия труда и повышается долговечность эксплуатируемого оборудования за счет снижения токсичности выделяемых газов; обеспечивается защита от окисления обрабатываемых деталей, снижаются KBIIHтальные затраты на ремонт.

Формула изобретения

1. Г1лавкий затвор для герметизации контейнеров, например, при газовом диффузпйб онном тнтанировании контактным способом, содержащий активпрованный древесный уголь и натроснликатное стекло, о т л пи а !о щи и с я тем, что, с целью улучшения герметичности затвора, он дополнительно

20 содержит смесь хлористого и углекислого

II;f l pIf;I прн следукпцем соотношении его компонентов, вес. %:

Активированный древесный уголь 5 — 10

Смесь углекислого н

iëîðèñòoão натрия 15 — 30

11атросиликатное стекло Остальное

2. Плавкий затвор по п. 1, отл ичà loшийся тем, что он содержит смесь хлорп30 стого и углекислого натрия в весовом соотношении 1: 2 соответственно.

3. Плавкий затвор по п. 1, î r л и ч а юшийся тем, что смесь хлористого и углекислого натрия расположена между слоями

35 яктивированного древесного угля fl натроснликатного стекла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

40 сви ельств СССР

1. Авторское дет о

¹ 486006, кл. С 23 С 9/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 396440, кл. С 23 С 9/02, 1969.

45 3. Сб. «Защитные покрытия на металлах», Киев, «Наукова Думка», № 7, 1973, с, 113 — 116.