Состав для цианирования стальных деталей

 

СОСТАВ ДЛЯ ЦИАНИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ, содержащий мочевино-формальдегидную смолу, о т л ичающийся тем, ITO, с целью повышения насьвцающей способности состава и увеличения микротвердости поверхностного слоя обрабатьшаемых деталей, он дополнительно содержит меламин, полистирол и силикатный клей при следующем соотношении Инг;;-редиентов , мас.%: Мочевино-формальдегидная смела 50,0-73,9 Меламин2,4-20,0 Полистирол3,3-25,0 Силикатньй клей Остальное

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

< (l9) () !) 4(5I) С 23 С 8 32

Х

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

50э 0 731 9

2,4-20,0

3,3-25,0

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3614045/22-02 (22) 04.07.83 ,(46) 30.03.85. Бюл. Ф 12 (72) А.И.Сошко, Т.П.Сероштан и Н.Е.Сидорук (71) Львовский. ордена Ленина политехнический институт им,Ленинского комсомола (53) 62 1.785.51.06(088.8) (56) .1.Минкевич А.Н .Химико-термическая обработка металлов и сплавов.

М., Машгиз, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

У 775170, кл. С 23 С 9/00, 1980. (54) (57) СОСТАВ ДЛЯ ЦИАНИРОВАНИЯ

СТАЛЬНЫХ ДЕТАПЕЙ, содержащий мочевино-формальдегидную смолу, о.т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения насьицающей способности состава и увеличения микротвердости поверхностного слоя обрабатываемых деталей, он дополнительно содержит меламин, полистирол и силикатный

1 клей при следующем соотношении инг-,редиентов, мас.g:

Мочевино-формальдегидная смола

Меламин

Полистирол

Силикатный клей

1. 147 7 68

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при химико-термической обработке сталей.

Для диффузионного цианирования применяют три вида ванн: газовые, жидкие и порошкообразные смеси. Для высокотемпературного цианирования (800-950 С) в жидких средах применяются расплавы цианистых солей f1) . 10

Указанные составы применяются в промышленности, исхоця из требований, предъявляемых к изделиям, и технических возможностей конкретных производств 15

Наиболе близким по технической сущности и достигаемому эффекту является состав для цианирования стальных деталей, в качестве которого применяется мочевино-формальдегидная 20 смола (2j.

Мочевино-формальдегидная смола выпускается отечественной промышленностью ГОСТ 14281-78. Водные растворы мочевино-формальдегидных смол — 25 это жидкость белого цвета, негорючие. ,и нетоксичные.

Однако известная среда характеризуется недостаточной скоростью формирования диффузионного слоя.

Цель изобретения — повышение насыщающей способности состава и увеличение микротвердости, поверхностного слоя обрабатываемых деталей.

Для достижения указанной цели из- З5 вестный состав для цианирования стальных деталей, содержащий мочевино-формальдегидную смолу, дополнительно содержит меламин, полистирол и силикатный клей при следующем со- 40 отношении компонентов, мас.Ж:

Мочевино-формальдегидная смола 50 0-73,9

Меламин 2,4-20 45

Полистирол 3,3-25

Силикатный клей Остальное

Ингредиенты, входящие в состав для цианирования стальных деталей, выпускаются отечественной промыплен- 50 ностью (полистирол эмулъсионный

ГОСТ 9440-60, клей силикатный МРТУ

6-15-438-79, мочевино-формальдегидная смола ГОСТ 14231-78, меламин).

Предлагаемый состав обусловлива- 55 ет процесс цианирования, т.е. насыщения поверхностей стальных деталей одновременно углеродом и азотом. В качестве источников этих элементов выбраны меламин и высокомолекулярные соединения — полистирол и мочевино-формальдегидные смолы.

Меламин включен в состав как вещество

Н,И- » С-NHz

1Ь Л

С

NH .содержащий азот в реакционноспособных амико- (NH -) группах, а также как загуститель композиции.

Более низкие значения энергии активации. процессов разложения поккал лимерных соединений (46-56 ) по моль сравнению с таковыми для низкомолекулярных углеводородов (для алкаккал нов 80-86 — — ) объсняют более вымоль сокие для полимеров скорости обра— зования насыщающих элементов на металлических поверхностях, что служит основанием для их выбора.

Силикатный клей используется в качестве связующего. В зависимости от его концентрации (50,0—

73,9 мас.X) консистенцию состава можно изменить от пасты до суспензии, что обусловливает воэможность различных способов насыщения (в пастах, жидких средах).

Структурная формула полистирола сн,— сн

Каждый состав готовят смешением компонентов при комнатной температуре путем перемешивания до однородного состояния. В емкость с мешал кой загружают компоненты в последовательности: мочевино-формальдегидная смола, силикатный клей и небольшими порциями при перемешивании порошок меламина и полистирола. Перемешивание продолжается до получения массы однородного состава.

Пример. В ванну, наполненную предлагаемым составом, погружают цилиндрические образцы стали Р6М5 диаметром 10 мм с высотой 10 мм. Образцы нагревают токами высокой частоты при 900.С и выдерживают в течение о

1 и Змии.

3 11477

Для выбора оптимальной совокупности компонентов были приготовлены девять составов.

Процентное соотношение компонентов каждого состава и результаты по диффузионному насыценню образцов от Р6М5 представлены в таблице.

Как видно из таблицы, прй насыщении в течение 1 и 3 мин из состава по прототипу формируется цианирован- 10 ный слой на глубину 40 и 60 мкм соответственно, при микротвердости поверхностного слоя 10,3 ГПа. Предлагаемый состав (композиции 1-3) обеспечивает равномерное насыцение по 15 всей поверхности образца на глубину 60-90 мкм при обработке в течение 1 мин и на глубину 100-120 мкм в течение 3 мин и микротвердость поверхностного слоя до 11,8 ГПа, 20 что на 207 превышает глубину и скорость насыщения по прототипу.

Для композиции 4, в состав которой не включен меламин, для композиции 5, в которой отсутствует поли- 25 стирол, и композиции 6, в которой отсутствует силикатный клей, наблюдается значительно меньшее ускорение процесса насыцения, чем для композиций 1-3, где представлено сочетание всех четырех компонентов.

Процентное соотношение предлагаемых ингредиентов. оптимально для композиций 1-3, где достигается максимальное по сравнению с прототипом

35 ускорение насыцения. Увеличение и уменьшение концентраций компонентов в составе композиции не 1триводит к дальнейшему ускорению.

Следует отметить высокую техноло- 40 гичность предлагаемой среды, легкость смешения компонентов, нетоксичность ингредиентов, отсутствие каррозионного воздействия на металл.

Высокая скорость диффузионного насыщения металлов в полимерсодержа68 4 щих средах объясняется комплексом специфических физико-химических процессов, протекающих в зоне контакта полимер-металл, При температурах, соответствующих температурам цианирования (900-10000С) полимерная составляющая деструктирует с образованием различных низкомолекулярных летучих продуктов, активных радика лов и пирополимерного остатка. В даль. нейшем процесс разложения этих веществ идет с образованием высокой концентрации атомов насыщающих элементов, которые адсорбируются на поверхности и диффундируют в объем металла.

В процессе эксплуатации ванны происходит деструкция полимерных компонентов среды и поэтому возникает необходимость в периодической подпитке ванны, которая заключается в доливании состава в ванну.

Для оценки эксплуатационных характеристик цианированных образцов стали Р6М5 кроме микротвердости и глубины слоя исследовалась износостойкость покрытия. Испытания на изнашивание проводили на машине трения модели СМЦ-2 по схеме диск-колодка путем трения скольжения при удельном давления ЗМПа и частоте вращения образца 5c ". Эксперименты вьптолняли в условиях сухого и масляно-абразивного трения. Абразивом служило масло И-12А с добавкой кварцевого песка зернистостью менее

О,1 мм (соотношение 10: 1). Величину износа определяли весовьм методом.

Износостойкость образцов ст.Р6И5 после цианирования в предлагаемых и по прототипу составах в 2,5-3 раза выше износостойкости закаленных образцов до химико-термической обработки при сухом и в 2-2,5 раза при масляно-абразивном трении.

1147768

Состав компонентов, мас.Х, в составах

Прототип

Предлагаемый

Иочевино-формальцегидная смола

61, 95 60

100

73,9

2,4

Меламин

11,2

Полист ир ол

3,3

14, 15 25

12,7 15

20,4

Силикатный клей

Глубина диффузионного насыщения стали Р6М5, мкм

40 60 60 100 80 110 90 120 55 75

Микротвердость поверхностного слоя, ГПа+

10,3 10,3 10,3 11,5 10,3 11,5 11,0 11,8 10,3 10,3

Продолжение таблицы

Состав компонентов,мас.X,â составах

Предлагаемый

6 7 8 9

Мочевино- формальдегидная смола

70 80

60

10

Меламин

Полистирол

15

1 0

25

10,0

Силикатный клей

Глубина диффузионного насыщения стали Р6М5, мкм

60 80 70 100 80 110 40 60 — 15

10, 3 10, 3 10,3 1 1,0 10, 3 1 1,5 10, 3 10, 3 9, 1 10,3

% в течение 1 и 3 мин соответственно

ВНЮИЗИ Заказ 1506/26 Тираж 900 Подаисиюе свивал ПВП "Патаат", г". Узгород, ул.Проектная,4

Состав и йоказатели

Состав и показатели

Микротвердость поверхностного слоя, ГПа

Ъ г ) з

) 4