Способ обработки порошкообразной смеси для алитирования

 

(is) SU «1п 14 5441 Al (5Ц 2 48

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) «Щф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4255261/02 (22) 01.06.87

{46) 15.11.93 Бюл Nt«41-42 (71) Сибирский физико-технический институт им.ВДКузнецова при Томском государственном университете им В.В.Куйбышева (72) Куликов ВА; Винокуров ВА.; Кудряшов МЯ

{54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОРОШКООВРАЗНОЙ СМЕСИ ДЛЯ АЛИТИРОВАНИЯ

{87} Изобретение относится к химико-термической

I обработке металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроении для получения жаростойких изделий, Цепью изобретения является интенсификация процесса насыщения и уменьшение спекаемости смеси. Проводят нагрев смеси при

600 - 640 С в течение 1 — 2 ч, активатор вводят после охлаждения до комнатной температуры в копичес е 2 — 3 мас%, при этом указанный цикл повторяют 2 — 4 раза. Это значительно повышает и«+тенсификацию процесса. 1 табл.

1457441

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов, в частности к алитированию, и может найти применение для получения жаростойких покрытий.

Цель изобретения — интенсификация процесса насыщения и уменьшение спекаемости смеси.

Смесь порошков ал«оминия (97-98 мас.7;,) и хлористого аммония (2-3 мас.g активатора) нагревают до 600-640 С, выдерживают при этой температуре 1-2 ч, охлаждают до комнатной температуры, добавляют 2-3 мас. g, хлористого аммония, причем вышеуказанный цикл операций выполняют 2-4 раза. При каждом нагреве хлористый аммоний разлагается, отдельные вго компоненты вступают во взаимодействие с порошком алюминия, а остальное улетучивается, При содержании хлористого аммония менее 2 /, температурах ниже 600 С и времени выдержки менее 1 ч эффективность .обработки смеси уменьшается, а выше

640 С и 2 ч возможно спекание смеси, особенно во время первой выдержки. Добавка более ЗЯ> хлористого аммония приводит к загрязнению окружаюшей атмосферь«, мало влияя на качество обработки смеси. Однократный нагрев смеси до 600-640 С недостаточен, так как наблюдается некоторое спекание смеси при температурах алитирования выше температуры плавления алюминия. Многократный нагрев (более четырех раз) нецелесообразен, так как нась«щающая способность смеси меняется незначительно.

Пример 1. Порошок ал«оминия марки

ПА4 (977;) и хлористого аммония марки ЧДА (ЗЯ смешивают в двухконусном.смесителе в течение 5 ч. Смесь порошков помещают в стальной контейнер, закрывают крышкой с плавким затвором, нагревают до 620 «-20ОС и выдерживают 1 ч. После охлаждения смеси до комнатной температуры в нее добавляют 3 g, хлористого аммония, вновь нагревают до 620 «-20 С, выдерживают 1 ч и охлаждают до комнатной температуры.

8 приготовленную таким способом смесь помещают детали и образцы иэ стали

45, нагревают до 660-700 С, т.е. выше температуры плавления алюминия и выдерживают 5 ч, После охлаждения контейнера детали и образцы извлекают из порошковой смеси. Спекания смеси порошков не наблюдается, В частности, смесь легко высыпается из внутренних полостей деталей цилиндрической формы диаметром 3-5 мм.

Толщина алитированного слоя. составляет

375 мкм, средняя скорость алитирования 75 мкм/ч.

Пример 2. Смесь порошков алюминия и хлористого аммония получают так же, как в примере 1, за исключением того, что обработку смеси при 620 0 С в течение 1 ч с добавлением после каждого цикла 3 хлористого аммония проводят не дважды, а

10 трижды.

Детали и образцы из стали "Ст.45" помещают в стальной контейнер, засыпают смесью порошков алюминия и хлористого аммония, прошедшей трехкратную обра15 ботку по вышеуказанному режиму. закрывают крышкой с плавким раствором и проводят алитирование Ьри тех же режи- мах, что и в примере 1. Толщина алитированного слоя составляет 390 мкм, средняя

20 скорость алитирования 78 мкм/ч.

Пример 3. Смесь порошков алюминия и хлористого аммония изготавливают так же, как в примере t, Смесь подвергают четырехкратной обработке по тем же режи25 мам. Условия алитирования тождественны тем, которые имеют место в примерах 1 и 2.

Получают алитированный слой толщиной

410 мкм. Средняя скорость алитирования составляет 82 мкм/ч.

Пример 4, Смесь изготавливают так же, как в примере 3. Порошки алюминия и хлористого аммония отвешивают в соотношении 97 .3, тщательно перемешивают, проводят четырехкратную обработку при

620«. 20ОС с добавлением после каждого цикла 37,-ного хлористого аммония. Отличие заключается в продолжительности выдержки при обработке. Выдержка при

620«- 20 С составляет 2 ч s каждом цикле

40 обработки. Алитирование при тех же условиях приводит к образованию слоя толщиной 400 мкм, Средняя скорость роста слоя

80 мкм/ч.

Пример. Порошок алюминия (987) и

45 хлористого аммония(27) смешивают вдвухконусном смесителе в течение 5 ч. Смесь порошков помеща«от в стальной контейнер, закрывают крышкой с плавким затвором, нагреваю до 620 «20 Си выдерживают2ч.

50 После охла>кдения смеси до комнатной температуры в нее добавляли 2 («хлористого аммония. Затем этот процесс (нагрев-выдержка-охлаждение-добавление хлористого аммония) осуществляют еще три раза. В

55 обработанную таким образом смесь порошков алюминия и хлористого аммония помещают детали и образцы из стали 45, нагревают до 660-700 С и выдерживают 5 ч.

После охлаждения до комнатной температу1457441

Свойства

Условия обработки порошковой смеси

Условия алнтнрования

Толщина алитирояания, ч

Температура

Средняя скоро сть алнтирова ния, мкм/ч

Спекяемость

Орсмч аяитиро

Время видерики. ч

Температура обработки, вС число циклов обработки порошковой аяитироввния, -e сания. ч смеси после алитирования

973(Я!+3 $ NH4

196

400, 39

Я!

Слабая

То we

66О-7ОО

660-700

660-700

МО.ТОО

660-700

660.700

620 20

620 20

620 20

620 20

620 20

620 20

78

Нет

То wå

98 $ AN2 3(1ЯттяС1

660;700.

660-700

620 ч20 2

7 8

Без обработки (97 I(, Al+3 $ NH4Clj

660-700

Т(рототип (92-94 g А!тбтб А!С!а) 8.5-10

19.22

Спекание

Формула изобретения тем, что, с целью интенсификации процесQpQQQ5 QppAQQQQ14 ПОРОШКООБ са насыщения I6 уменьшения спекаемости

РАЭНОИСМЕСидлядлИТИРОВдНИЯ, смеси нагрев смеси проводят при 600включающий нагрев смеси, введение акти-40 640 С в те ение 1 - 2 ч, активатор вводят. ватора - хлористого аммония и охлаждение после о"лажДениЯ До комнатной темпеРадо комнатной температуры, отличающийся туРы в количестве 2 - 3 мас.$, при этом указанный цикл повторяют 2 - 4 раза.

Составитель И.Петров

Техред M.MîðãåHòàë КоРРектоР Н, Керецман

Редактор Л,Курасова

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3245

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ры детали и образцы извлекают из смеси и замеряют толщину алитированного слоя.

Толщина алитированного слоя составляет

394 мкм, а средняя скорость алитирования

79 мкм/ч. Смесь не спекается.

Полученные результаты сведены в таблицу. Так же для сравнения приведены данные для однократной обработки смеси в течение 1 и 2 ч и результаты алитирования в порошковой смеси (9709 алюминия, 3 хлористого аммония), не прошедшей предлагаемой обработки, Несмотря на дополнительные затраты на обработку смеси, ее применение для алитирования экономически выгодно, поскольку для достижения той же толщины слоя требуется в 30 раз меньше времени, чем при низкотемпературном алитировании (прототип) и в 10 раз меньше времени, чем при обычно применяемом высокотемператур5 ном алитировании (3), Применять для алитирования обработанную порошковую смесь можно многократно.

Попытка алитировать детали в необработанной известной смеси, предлагаемой в

10 прототипе при 660-700 С в течение 5 ч, не приносит положительных результатов. Происходит сильное спекание смеси и детали не удается извлечь из контейнера. (56) Лахтин Л.С. Химико-термическая обра15 ботка металлов и сплавов. M.; Металлургия, 1981, с. 145-149.