Состав для хромирования стальных изделий

 

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроении и химической промышленности. Цель изобретения - повышение насыщающей способности и увеличение жаростойкости хромовых покрытий. Для этого в состав для хромирования наряду с окисью хрома, алюминием, окисью алюминия дополнительно вводят хлористый лантан, а в качестве активатора используют металлический йод и йодистый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.% : окись хрома 23-30, алюминий 10-12, хлористый лантан 2-5, металлический йод 0,5-2, йодистый аммоний 0,5-3, окись алюминия остальное. Такая обработка позволяет получить диффузионные слои толщиной до 90 мкм. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

2 142 А1 (l9) SU (Ill (5ц 4 С 23 С 10/54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г

Ir, 2-5

0 5-2

0,5-3

Остальное

Хлористьпi лантан

Металлический йод

Йодистый аммоний

Окись алюминия

ГОСУДАРСТВЕНИЫЙ КОМИТЕТ

l10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4376945/31-02 .(22) 09.12.87 (46) 07.11.89. Бюл, Р 41 (71) Иосковский автомобильно-дорожный институт и Институт структурной макрокинетики АН СССР (72) И.И.Лахтин, Я.Д.Коган9 Б.П.Середа, Э.А.Птессаль, E.Ï.Êoñòoãîðîâ и Т.Т.Иачавариани (53) 621.785.5 1.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР й9 406969, кл. С 23 С 9/02, 1973. (54) СОСТАВ ДЛЯ ХРОМИРОВАНИЯ. СТАЛЬНЫХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к химикотермической обработке металлов и

Изобретение относится к химикотермической обработке, а именно к составам для хромирования, и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отраслях промьппленности для повышения эксплуатационной стойкости деталей машин и инструмента.

Цель изобретения — повышение насыщающей способности состава и увеличение жаростойкости изделий.

Состав для хромирования содержит окись хрома, алюминий, окись алюми ния, хлористый лантан, а в качестве активатора — металлический йод и йодистый аммоний, при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Окись хрома 23-30

Апюминий 10-12 сплавов и может быть использовано в машиностроении и химической промьппленности. Цель изобретения — повьпне ние насыщающей способности и увеличение жаростойкости хромовых покрытий. Для этого в состав для хромирования наряду с окисью хрома, алюминием, окисью алюминия дополнительно вводят хлористый лантан, а в качестве активатора используют металлический йод и йодистый аммоний при следу ннцем соотношении компонентов, мас.7.: окись хрома 23-30; алюминий 10-12; хлористый лантан 2-5; металлический йод 0,5-2; йодистый аммоний 0,5-3; окись алюминия остальное. Такая обра ботка позволяет получить диффузионные слои толщиной до 90 мкм. 1 табл.

Введение хлористого лантана в смесь приводит к легированию хромового покрытия и повышению его жаростойкости. Нижнее значение (2 мас.7) определяет границу влияния элемента как легируюцей добавки, повышающей жаростойкость, а превьппение верхней границы (5 мас.Е) ведет к резкому ухудшению эксплуатационных свойств покрытия, его растрескиванию н осыпанию.

Применение в качестве активатора металлического йода способствует более активному удалению с поверхнос1 520142 ти металла окисных пленок и более интенсивной доставки активных атомов хрома к поверхности обрабатываемого изделия за счет газотранспортной ре5 акции переноса. Нижнее предельное значение (0,5 мас.X) весового количества металлического йода обеспечивает минимально необхрдимую концентрацию элементов газовой фазы, от ко- 10 торой зависи-т скорость образования покрытий. Превышение верхнего предела (2 мас.%) приводит к тому, что в состав покрытия входит элемент носителя, отрицательно влияющий на его жаростойкость.

Добавка йодистого аммония служит длн формирования в составе газовой среды йодистого водорода, необходимого для осуществления транспорта леги- 2О рующего элемента в состав покрытия, что и определяет нижнюю границу (0,5 мас.K) влияния легирующего элемента на жаростойкость покрытия. Рерхняя граница (3 мас.%) определяется 2 количеством аэотсодержащих газовых соединений, ведущих к образованию нитридных фаз в покрытии, которые снижают жаростойкость хромового пок- рытия.

ЗО

Нижний предел содержания окиси хрома (23 мас.Е) определяется минимальным количеством активных атомов хрома, необходимых для поддержания высокой насыщающей способности состава. Верхний предел содержания окиси

:хрома (30 мас.Е) ограничен резким-повышением температуры в результате прохождения реакции алюмотермического восстановления, приводящим к спеканию смеси и резкому уменьшению насыщающей способности.

Содержание алюминия (10-12 мас. ) связано с массовым содержанием окиси хрома и определяется полнотой глуби45 ны превращения алюмотермической реакции восстановления окиси хрома, являющейся поставщиком основного компонента покрытия.

В качестве инертной добавки используют окись алюминия, добавляемую в исходную смесь до 1007. Целью введения инертной добавки является предотвращение спекания шихты и ее налипания на поверхность изделия.

Перед использованием все компоненты порошковой насыщающей среды просушивают при 80-100 С и измельд чают. Реакционная смесь перед использованием перемешивается в барабанных смесителях. Обычно для этой цели используются барабаны емкостью

15-20 л. Смешивание проводится при скорости вращения барабана 60 об/мин в течение 30 мин. Одновременно со смешиванием происходит и измельчение некоторых компонентов. Для просеиванин компонентов смеси и готовых смесей используют вибрационное сито с электроприводом и набором сеток с размером ячеек от 2-3 до 0,2

0,3 мм.

Первоначально в смесительный барабан засыпается окись алюминия, затем окись хрома, алюминий, хлористый лантан, йодистый аммоний, металлический йод. Такая последовательность необходима с целью исключения самопроизвольного возгорания смеси.

П р и и е р. Процесс хромирования проводят в контейнерах из нержавеющей стали. Упаковка контейнера проводится в следующем порядке. На его дно помещают слой смеси толщиной

20-30 мм. Затем укладывают слой деталей так, что расстояние до стенок тигля составляет не менее 15-20 мм, а расстояние между деталями равно их толщине. Детали засыпают смесью.

Расстояние между слоями деталей должно быть не менее 20 мм, а от верхнего кран до кромки тигля — не менее

20 1М. Сверху в контейнер устанавливается жаростойкая трубка, через которую в смесь производится подача аргона. Подготовленные к насыщению контейнеры загружают в печь, разогретую до температуры процесса(9501100 С). Диффузионный слой формируется в момент прохождения реакции восстановления и после ее завершения во время. выдержки в течение 1 ч при температуре процесса. После окончания процесса тигель вынимают из печи и охлаждают на воздухе. Смесь вместе с обработанными деталями высыпают на поддон. Отделение смеси от поверхности деталей не представляет затруднений. Размер тиглей выбирается исходя из размеров обрабатываемых деталей и рабочего пространства печи.

Скорость подачи аргона составляет

0,2-0,3 л/мин.

Измерение толщины хромированного слоя производится на образцах-свидетелях, помещаемых совместно с обраба."

t тываемыми деталями, на приборе 1КТ-3.

15201

Оценку жаростойкости проводят гравиметрическим методом по приросту массы, отнесенной к единице исходной площади поверхности образца К 10.

Испытания проводят при Т=1100 С в течение 30 ч.

Проводят хромирование стали У8 при 1100 С в течение ч известным и предлагаемым составами. Сравнительные данные приведены в таблице.

Компоненты. насыщающей среды, мас.%

Время Толщина

Прирост массы, г/м

Состав насы- покрыLaC1 NH

Cr 0g А1 А1Рз I

58,8

Известный

Предлагаемый

2

15

57 !2 4

23 10 — 0,5 2 0,5 64

25 11 — 1 3 59

27 12 — 1 5 4 2 53 5

30 12 — 2 5 3 48

9,86

8,12

7,04

6,15

1 50

1 60

1 70

1 90

5+ б" ,7

62,!2

83,14

55,26

1 10

1 15

20 8 — 0,3 1,3 0,3 70,1

25 11 — 0 1 1 0,4 62 5

35 14 — 3 . б 4 38

Запредельные составы.

Составитель Л,Бурлинова

Техред JI,Сердюкова Корректор А.Обручар

Редактор (.Дербак

Заказ 6727/3) Тираж 942 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæroðîä, ул. Гагарина,!01

Из таблицы видно, что применяя предлагаемый состав за время в 4 раза меньшее, чем для известного состава получают слой толщиной в 3-6 раз больше, а жаростойкость получаемых покрытий превосходит известный состав в 6-9 раэ.

42 6

Формула изобретения

Состав для хромирования стальных изделий, содержащий окись хрома, алюминий и активатор, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения насыщающей способности состава и увеличения жаростойкости изделий, он дополнительно содержит хлористый лантан, а в качестве активатора металлический йод и йодистый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Окись хрома 25-30

Алюминий 10-12

Хлористый лантан 2-5

Металлический йод 0,5-2

Йодистый аммоний 0,5-3

Окись алюминия Остальное