Способ диффизионного цинкования алюминия и его сплавов

Способ диффизионного цинкования алюминия и его сплавов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАЙ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистические

Республик (ii 945243 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26. 09. 80 (21) 300817у22-02 с прнсоелинением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23. 07. 82 ° Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 23. 07. 82 (5 I ) M. Кл.

С 23 С 9/1О

3Ьоударстеенный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) Уд К 621. 785.

° 51. 06 (088.81 (72) Авторы изобретения

Г.Н. Дубинин и А.П. Кушнаренко

Р

l I

Московский институт инженеров гражданск и авиации (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО ЦИНКОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ

И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится к химикотермической обраб тке алюминия и его сплавов.

Известен способ диффузионного цинкования алюминия и его сплавов

5 с целью упрочнения поверхности и повышения коррозионной стойкости в среде влажного воздуха включающий нагрев изделий из алюминия и его сплавов в смеси порошков, вес.4:

Zn 20-30

Al 40 -50

I.Н С1 1-3

А1 О Остальное

Насыщение производится в герметичном контейнере при 250-600 С в течение 1-10 ч (1).

Недостатком этого способа является большая продолжительность процесса, необходимость проведения повторного нагрева для закалки термически упрочняемых сплавов.

Известен способ цинкования алюминия и его сплавов, включающий обработку изделия в расплаве смеси галогенидов щелочных (щелочноземельных) металлов, содержащей соли цинка.

Причем суммарное содержание солей щелочных металлов превышает содержание соли цинка (2).

Известный способ имеет ряд недостатков. При диффузионном цинковании алюминия и его сплавов известным способом происходит снижение прочностных свойств вследствие оплавления межзеренных границ, приводящее к образованию концентраторов напряжения.

Снижение прочности сплавов происходит вследствие снижения концентрации упрояныющих элементов в сплаве, +г. способных восстанавливать Zn no реакции (1)

2Ме - nZni - 2МеГ + nZn, (1) где Me — А1, Ng, L i и т. д.;

à — гало ген.

3 9452

Активное. взаимодействие алюминия

+ с расплавом, содержащим ионы Zn по реакции (I), приводит к выделению большого количества цинка на поверхность иэделия, что вызывает при температурах процесса болев

420 С .оплавление поверхности и изменение размеров и конфигурации вследствие оплавления.

Наиболее близким к предлагаемому 1о является способ P3) получения цинка из расплавов хлоридов, включающий электролизное разложение хлорида цинка и выделение цинка на катоде при плотности тока j = =0) 5 A/äì

Расплав для электролиза содержит,4:

LlCl 51,3

КС1 35,7

ZnCl 13

Недостатком способа является низ20 кая коррозионная стойкость изделии, обусловленная высокой концентрацией цинка в покрытии и резким снижением ее при переходе s основу, а также низкое качество изделий, связанное с оплавлением поверхности или полное растворение изделия в электролите в результате активного взаимодействия по реакции (I) при температуре процесса более 420 С.

Целью изобретения является повышение механических свойств изделия: поверхностной твердости, прочности, коррозионной стойкости, предотвращения оплавления при цинковании при температуре более 420 С.

Поставленная цель достигается тем, что на изделие накладывают перед выдержкой отрицательный электрический потенциал величиной 1-38.

Наложение отрицательного электрического потенциала на изделие из алюминия или его сплавов, погруженного в расплав соли, содержащего более 103 ZnC1, не оказывает заметного влияния на процесс самопроиз.вольного выделения цинка по реакции (I) вследствие большой глубины ее протекания. При 500 С константа равновесия реакции (I) К = 1.10

8 интервале концентрации 3 ofZnC1Дс10 в наблюдается некоторое увеличение массы выделяемого на поверхности изделий цинка с увеличением по абсолютной величине потенциала изделия.

При концентрации ZnCl 34 нало- И жение потенциала на изделие вызывает уменьшение массы выделяемого цинка с увеличением потенциала по абсолютСодержание компонентов, вес.Ф, в составе

Компоненты

А Б В

42,7

50,2 57

"9 "1,5

LIС7

ZnCl

О, 3

0,7

1,5

При температуре 500 С в течение

30 мин при наложении электрического потенциала 1-3,0 В.

По окончании выдержки изделие закаливают в воде и подвергают естественному старению (Ъ96 ч).

Свойства изделий, полученные после цинкования, приведены в табл. 2.

43 ф ной величине. При Ч < -3,8 В и концентрации ZnCI О,М наблюдается полное прекращение выделения цинка.

Явление обьясняется невозможностью протекания реакции (I) вследствие пассивации поверхности, электролитическое выделение цинка не наблюдается вследствие протекания процесса

Zn + 2e w Zn не на поверхности, а в

+Я- о расплаве.

Таким образом, наложение потенциала на изделие из алюминия или его сплава, погруженного в расплав, или вызывает слабое влияние на процесс образования цинкованного покрытия, или вызывает уменьшение количества выделяемого цинка и в предельном случае полное прекращение образования покрытия (процесс подобен катодной защите), При концентрации ZnCI менее 3,03 электролиз ЕпС1 не является ответственным за процесс образования покрытия.

П р и и е р. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Изделие погружается в солевой расплав смеси галогенидов цинка (концен трация не более 3i) и щелочных металлов, затем на изделие подается отрицательный потенциал, выдерживается в течение времени, обеспечивающего образование диффузионного слоя необходимой глубины.

Насыщение образцов сплавов А7 и Д16 толщиной 4,0 мм проводят в ванне с расплавом составов А,6,8.

Результаты приведены в табл. 1.

Таблица 1

9335243 а о !

" и

1g а

Z о е

X Э

3>3 о а

Cl Cg

Cl Ф

Ф

Z

1g

Ф

1 о Ф а с а v о а3Y XO

К Y

Cg

I

1

1

1

1

1 а

Щ

Z C1 а

Ф X

С>3 о о

z u

gI а.

Ф о

0 Y

3о е

1 Z

Х >33

S Ig

3- Т

I» Ф т с

3 а, Ф

E о

1 Ф

Cg

1 О.

3= з е

% х о о с о аа3

Х ги о

cf 1. а

SOS

CC3Z Z

Ф

1 1 о

1 I..Ф

1

1

1

I

I

X

lo оо

C0 Z

t- x оа ее х Ф

>g o

1

П> с

C о а

1- Х

Ф е с

Ф

1g с с о

I-! е т

Ф

Z е

1 а Ф

Ф с

Е 3= с о

I с

Ю е

3h

1 1 о

Э о

3о

IЛ

X о

О 3с

ФС3 ч

3- Z с4

X E й

СО3

Э Х Y с х э о аа 30

1

1 ф м м

Ю м х

gV S х

О Ю

ЕГ\

С:>

О

О Ъ

Ю

Ю

Ю

О

О ь ь

В 33

>33 !

1 м >S с л З х

Cg

Cg в

Ф Ф с е

CZ Iе v а о си

>Т

Х

1о е

Ф

Ф

Ла

Ф I

С9 1

1- 1 о

>Т I о

С0

О I

Э

X I х

Е 1

Х 1

X х

Ф 1 х

Е 1

1

1 1

1

1

1 а

Z I

Cg

Ф I о

Y I х

X 1

I

2 1

K 1

S I

% 1

Q 1

С> 1 !

1 !

I

I

1

1

1

-1

1ф

l

1

1

1

t

1

1

1 ! !

1

I !

CO с>

3»»

С>

О

LA

Р

3М

>Т

2.

1 о

Э

Ф

С>3 >л

Ф

Z

1g Ф

Cg с

v о

Ic а

X L Т х

З S З а 1- а

Х 3- М о s o с с с

М М CD - LA LA СЧ W М . АГ\ СО

» > СО О > Г CO CV л> > 3 - и 0

Ф О О LA 33\ О EA Ф

Ю л л л л л л л О1 <М о со со со со со со со со ао м м

О СО а Ю СО а Ь СО а (М л л л л л л СМ

С> 3М - - C>3 - "- C4 О CD

Z а%

34 оо ха аа що а» х

Ф

% 1 о

Iх

l5 х

М

O.

1

C с о а

Х

I- Х

Ф Ф !

1 о

Ф I .S

1- х ч

S.!! !4

1o r оч L

CL

О1л! 1

1-

О О

° (! (U

1и ч

Ф ! о

S

О л

О л м

S

Ф

У

Э

1С» м

С» м

S .) о

C)

I—

С»

С»

Т !.Г\

О

С»

1.Г\

К

Z

Ф!

X а

Щ

I"9

Е:

1„

III

1I

Э X

Э 1

% о

С 1 ч

С=

1

I

Щ

Э

Iи

)S о

Ф

S х и

Ф

S

Щ х

1

Z

Щ ф о

»С

S

Е

3Е

Ф

1

2 и

Щ

Z ! о о и о

С (»

Х о

Я о

С1 а о

Y ч

X а о

Ф IQ з 1ли а щ

m а

Щ

CL o м о б о s.

Х Х

Э I- X

IlI O C; о о э

czч

Хй

I- Е и Е

z o

Ф Х

Ч» Y

Ф О л а о.

c: с щ

С»

C) ш

I!!

>Х

X! Ф

L, Щ а) lQ

IФ и ао

— IC o

1!!!

945243

О 1!

О1 П1!

М со

° - м

cO — м

LA CO О 4

О CO О

S

Ф

Ц (Q с

v

tQ а

Z ч о

Ф о

CL с !

1 м

1) л о о о с и о

C Z

Э

Z О

Щ о Ф

Ф ! к O

=» !о

945243 10 и повысить их корроэионную стой кость °

Формула изобретения

Составитель Н.Шепитько

Техред Т. Маточка Корректор О. Билак

Редактор H.Ãóíüêî

Заказ 5267/37 Тираж 1053

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Эффект упрочнения изделия, повышение твердости его поверхности и предотвращение оплавления поверхности связан со снижением концентрации цинка в покрытии. Наложение электрического отрицательного потенциала позволяет лимитировать обмен по реакции.(1), Это позволяет проводить процесс насыщения при температуре более 420 С (42d С «Тс 660 С), исключив оплавление и растворение иэделия, а следовательно, совместить процесс диффузионного насыщения с нагревом для закалки иэделий иэ термически упрочняемых сплавов.

Коррозионная стойкость иэделий, подвергнутых диффузионному насыщению предлагаемым способом, которую оценивают весовым методом, увеличивается в сравнении с обработанными известными способами в 2 раза, вследствие .образования диффузионного слоя с концентрацией цинка на поверхности от 15 до 30ь (в зависимости от концентрации 2лС1 .и потенциала изделия), плавно снижающейся по глубине диффузионного слоя.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет повысить механические свойства иэделий, подвергнутйх цинкованию, исключить их оплавление и растворение при о температурах процесса более 420 С

1 ° Способ диффузионного цинкования алюминия и его сплавов, включающий нагрев и выдержку в расплаве солей, содержащем галогениды цинка и щелоч1© ных металлов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения поверхностной твердости, прочности, коррозионной стойкости и предотвращения оплавления при температуре на1% сыщения, на изделие перед выдержкой накладывают отрицательный электрический потенциал величиной 1-3В.

2. Способпоп.1, отли чаю— шийся тем, что в качестве насы20 щающей среды используют расплав следующего состава, вес.3: Хлорид калия 42,7-57

Хлорид пития 41,5-57

Хлорид цинка 0,3-1,5

25 !

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 561735, кл. С 23 С 9/00, 1977. зв 2. Патент Германии и 632774, кл. 48 В 9/10, опублик. 1936.

3. Р Ж "Металлургия", 1977, 5Л-405.