Состав для защиты стальных деталей от низкотемпературного алитирования

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к химико-термической обработке, сталей,и может быть использовано в машиностроении для защиты стальных деталей от низкотемпературного алитированиЛо Цель изобретения - повьш1ение технологичностио Состав для защиты стальных деталей от низкотемпературного алитирования содержит 15-30 маСо% ортофосфорной кислоты, 1,5-3,5 маСа% порошка алюминия, 35-50 мас.% оксида алюминия или оксида магния,16, маев% водыо Использование состава позволяет расширить технологические возможности, снизить в 2-3 раза трудоемкость процесса защиты и улучшить его технологичрсостьо 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (5I)5 С 23 С 8/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО И313БРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4090442/31-02 (22) 14.05.86 (46) 15.08.90.Бюл. ¹ 30 (72) Е. Г.Иванов, А. С.Шкурат и И.Г.Федоров (53) 621.785.-51.06(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 852959, кл. С 23 С 8/04, 1981. (54) СОСТАВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ ОТ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО А11ИТИРОВАНИЯ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке сталей,и может быть использовано в машиностроении для заИзобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке сталей, и может быть использовано в машиностроении для защиты стальных деталей от низкотемпературного алитирования, Цель изобретения — повьннение технологичности.

Состав для защиты стальных деталей от ниэкотемпературного алитирования содержит ортофосфорную кислоту, порошок алюминия, оксид алюминия или оксид магния и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ортофосфорная кислота 15-30

Порошок алюминия 1,5-3 5

Оксид алюминия или оксид магния 35-50

Вода 16, 5-48, 5

Функциональное назначение:

Ортофосфорная кислота (Н РО ) ...Ян„„ япбяи: А 1

2 щиты стальных деталей от низкотемпературного алитирования. Цель изобретения — повьппение технологичности

Состав для защиты стальных деталей от ниэкотемпературного алитирования содержит 15-30 мас.7 ортофосфор-. ной кислоты, 1,5-3,5 мас. % порошка алюминия, 35-50 мас.7. оксида алюминия или оксида магния,16,5 -48,5 мас,% воды. Использование состава позволяет расширить технологические возмож- ности, снизить в 2-3 раза трудоем" кость процесса защиты и улучшить его технологичность. 1 табл, ГОСТ6852-80 для получения неорганической связки, представляющей фосфорнокпслый, алюминий А1РО, . При концентрации ортофосфорной кислоты ниже

)5 мас,% краска имеет низкую вязкость, поэтому необходимо наносить последовательно 5-10 слоев, делая между 4® ними промежуточную сушку, При кон- С Э центрации.более 30 мас.7 ортофосфор- ф 1. ной кислоты получается очень густая краска, которая плохо покрывает по-, верхность и не наносится с помощью пульверизатора.

Алюминиевый порошок ПА-4 или АСД-4 введен для нейтрализации ортофосфорной кислоты и для получения неорганической связи А1РО . Без алюминиевого порошка свободная кислота взаимодействует с поверхностью стальной детали. Для полной нейтрализации кислоты необходимо

Н РОл. % а = - — — — — — 9-10, А1 порошка, 7!

436526 при концентрации алюминиевого порош.ка, в >10, остается свободная кислота :в при ас9 происходит частичное алитирование поверхности и возникают тручости удаления защитной краски после проведения процесса алитироваНИЯ е . Р, Оксид алюминия ГОСТ 6912-74 или оксид магния препятствуют проникновению алюминия в поверхностный слой.защищаемой детали При использовании оксида алюминия в краске ее прочно т." значительно выше, чем с оксидом,магния, При концентрации менее 352 иаерт- 5 ной добавки получается пористый защитный слой и может проходить избирательное алитирование поверхности стальной детали, При концентрации выше 50 мас.Ж краска трудно наносится. 20

Защитный слой становится рыхлым .и теряет прочность, Вода введена для улучшения технологичности нанесения краски. При содержании воды менее 16,5 мас.% получается густая краска, в которой не все частицы порошка инертной добавки смачиваются, Краска не может наносит.— ся пульверизатором и кистью и имеет низкую адгезию с поверхностью дет ли.

При содержании воды более 48,5 мас.7 содержание сухого осадка мало, что . в результате не обеспечивает надежной местной защиты от алитирования.

Толщина защитного слоя краски должна составлять 0,4-1 мм, Это достигается 1-2"мя проходами кистью или напьлением с помощью пульверизатора

Предлагаемый состав краски готовят следующим образом

В растворе ортофосфорной кислоты .при 30"40 С растворяют порциями nopomoz алюминия, затем добавляют не- 45 обходимое количество оксида алюминия или магния, Состав хранится. в за- крытой емкости неограниченное время, а перед применением его необходимо тщательно перемешивать. Местную защиту поверхности стальных деталей

50 осуществляют методом окраски в следующей поСледовательности. ебезжиривают поверхность детали путем промывки ее в растворе, содержащем ЗХ ортофосфорной кислоты и ЗХ, синтанола ДС-10, С помощью водонепроницаемой ткани (полиэтиленовой пленки) защищают границу защищаемой поверхности детали.

На защищаемую поверхность.от низ- . котемпературного алитирования наносят, краску с помощью. кисти или,пульверизатора, Деталь с нанесенной краской подвергают. обработке по режиму: сушка на .воздухе в течение 2-3 ч или при 30-80 С в течение 0 5-1 ч о

9 ф сушка при 250-350 С в течение соответственно 2-,0,5 ч. При такой температуре образуется .тонкая оксидная пленка, не препятствующая.проникноР вению алюминия в поверхность детали.

Деталь помещают в контейнер для низкотемпературного алитирования и проводят процесс алитирования в порошках для получения необходимой толщины алюминидного слоя.

После проведения процесса алитирования промывают всю поверхность детали в воде, при этом легко удаляется осадок краски с защищаемой поверхности.

Физическая сущность защиты части поверхности краски состоит в следующем.

После сушки детали краска представляет собой цемент> в котором частицы оксида алюминия (Alz0 ) связаны между собой и с поверхностью детали связующим А1Р01. В процессе алитирования связующее A1POg разрушается по реакциям:

ЗА1РОФ 5А1Сl>

+ твердое газ

3PClg 4Alz0 у

+ газ твердое

Вокруг защищаемой поверхности детали остается слой иэ оксида алюминия толщиной 0,4-1 мм, который предохраняет поверхность от алитирования.При промывке поверхности водой .остатки скондесировавшегося газа РС1 > и несвязанные с поверхностью детали и между собой частицы оксида алюминия легко удаляются

РС1 + 4Н О = Н P0 + 5НС1

Поскольку остаточное количество РС1 . на поверхности ничтожно мало по сравнению с количеством воды, то концен-. трация ортофосфорной и соляной кис1 лоты мала. Защищаемая поверхность де тали имеет светлый цвет с отчетливо

26 алитирования и после показывает,чта они не изменяются.

Пример 3, Лопатки компрессора (сталь марки 14Х12Н2И2ФАь-Ш) подвергают алитированню с защитной замковой части предлагаемьгм составом. На замковую часть наносят краску состава 15 мас.7. ортофосфорной кислоты, 1,5 мас.% алюминиевого порошка, 35 мас. оксида магния и 48, " мас.

Воды» Краск. на!гасят с поиощню пуль веризатора. Сушку лопаток проводят о

0,5 ч в сунгильггом нгкафу при 80 С и

2 ч при 250 С. Процесс алнтирования осуществляют прн 460 С в течение 8 ч. о

Толщигга ялюгягггиеггого слоя на паре лопатки составляет 12 икм. После промывки лопаток и удаления отработавнгей краски на замок наносят слой меди для улучшения прнрабатываемости поверхности замка В пазу диска компрессора (как было принято па предлрилтии до освое-гия технологии ннзкотвмпературного алитнрования). Медь наносят гальваническим методом из раствоРОВ 150-250 г/и сульфата меди и 45110 г/л серной кислоты.

П р и и е р 4, Проушины из стачи. марки ЗОХГСА для подвески контейнера сгецгруза подвергают алитпрованию при

500 С, поверхность проугнины, соединяео .иая с помощью сварки с контейнером, защищают от алитпровання краской состава, содержащей 25 мас, Ортофосфорной кислоты, 2,5 мас.л аломпниевого порошка, 40 мас. . оксида алюминия и

32,5 мас._#_ Воды» Краску наносят с помощью кисти, После алитирования остатки краски смь;лают водой, Соединяемая сваркой поверхность проушины не содержит (по данным спектрального анализа) алюминия, По этой поверхности проводят аргонодуговую сварку.

П р.и м е р 5. Лопатки компрессора (сталь ЭП 517) подвергают алитированию с -нщитной резьбы хвостовика замка предлагаемым составои. На защищаемую поверхность наносят краску состава 25 мас.7 ортофосфорной кислоты, 2,5 мас.7 алюминиевого порошка, 50 мас,7 оксида магния, остальное вода. Краску наносят с помощью пульве,ризатора. Сушку лопаток проводят при

80 С в течение 0 5 чи при 300 С.Алитирование проводят при 500 С в течеD ние 5 ч, После алитирования остатки краски смыВают ВОДОЙ» 3 ащиту произ, S 14365 различимыми следами предшествующеймеханической обработки, Пример 1. Осуществляют защиту поверхности замка стальной лопат" ки компрессора от низкотемпературного алитирования для последующего покрытия ее серебром, Для этого всю поверхность лопатки обезжиривают в растворе, содержащем 3% ортофосфор" ной кислоты и 3% синтанола ДС-10, Полиэтиленом закрывают, перо лопатки, а на замковую ее часть наносят краску, садержащую 22 мас.7. ортофосфорной

2,2 мас % алюминиeвoгo порошка,ПА4, 42 мас.7. оксида, алюминия и 33,8 мас. воды. Дистанция напыления — 150 мм. Снимают полиэтиленовую пленку с пера лопатки гг лопатку сушат па режиму: температура 40 с, 20 время 50 мин; температура 300 С, время 50 мин; температура 300 С, время

1,5 ч. Толщина цемента на замковой части лопатки составляет 0,65 мм. Лопатку загружают в порошковый состав для алитирования и производят процесс низкотемпературного алитирования на толщину 18 мкм. После разгрузки контейнера лопатку вынимают из алюминиевого порошка и промывают в воде. При промывке в воде с пера лопатки легко удаляются частицы алюминиевого порошка, с замка лопатки так же легко удаляется остаток защитного покрытия. Пов ерхность замковой части

35 лопатки не имеет алюминидного слоя, на ней видны следы предшествующей механической обработки, Пример 2. Диск ко;mpeccopa (сталь марки 1ЗХ11Н2В2ИФ-Ш) подвер40 гают низкотемпературному алитированию для защиты от коррозии. йггицеВое соединение для посадки диска на . вал заданных допусков. После обезжиривания на защищаемую поверхность 45 наносят краску, содержащую 30 мас.7 ортофосфорной киелоты, 3 мас. алю миниевого порошка ПА4, 45 мас. оксида алюминия и 22 мас, воды. Крас- .ку наносят кистью и сушат по режиму:

2,5 ч на воздухе и 0,5 ч при 350 С.

Затем диск подвергают низкотемпературному алитированию на толнвгну

16 мкм. После разгрузки контейнера диск промывают в пРоточной воде. С поверхностей диска смывают остатки алюминиевого порошка и остаток защитного покрытия, Измерение посадочных размеров и допусков до процесса

1436526

Ортофосфорная кислота

Порошок алюминия

Оксид алюми ния или оксид магния

Вода

15-30

1,5-3,5

35-50

16 48,5

Известный состав Предлагаемый сосПараметры тав

ОК сид BJIlOMHHHH или оксид магния на алюмофосфатной связке

Оксид алюминия а жидком стекле, Вещество, препятствующее алитированию поверхности стальной детали

Способ нанесения соКисть или распыление

Кисть

Щелочная става

Среда состава

Способ удаления сос" тава после химикотермической обработки

Трудоемкость процесса защиты

Нейтральная

Металлические щетки

Нанесение 2-3 слоя, сушка 3-5 ч каждый слой

Вода

Нанесение 1, слой, сушка 3 ч

Составитель Н,Долженкова

Редактор М Стрельникова Техред 11.Олин рр

"нык Ко ектор М.Кучерявая

Заказ 3085 Тираж 813 Подписное

ВНИЫИ Государственного комитета по изобретениям и о кр и отк ытням при ГКНТ СССР

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

Производственно-. издательскни комбинат Пат

"Патент" г.ужгород, ул.. Гагарина, 101 водят для сохранения геометрических размеров резвбы хвостовика замка.

Параметры сравнения местной защиты ";""ùòüíûõ деталей.с помощью извест- . ного и предлагаемого составов приведены в таблице.

Использование предлагаемого соста- ва позволяет получить по сравнению с известным еоставом следующие преиму- 10 щества: улучшить технологичность процесса защиты, снизить трудоемкость процесса защиты в 2-3 раза и обеспечить возможность использования состава для защиты от алитирования при 15 низких (430-540 С) температурах, Формула и з о б р е т е и и я

Состав для защиты стальных деталей от ниэкотемпературного алитирования, содержащий наполнитель и связующее, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности, он дополнительно содержит ортофосфорную кислоту и порошок алюминия, в качестве наполнителя -.оксид алюминия или оксид магния, а в качестве связующего — воду при следующем соотношении компонентов, мас.7.: