Состав для хромирования стальных изделий

 

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроительной и химической отраслях 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 вводится окись лантана, а в качестве активизатора используют металлический йод при следующем соотношении компонентов, мас.% : окись хрома 23-30

алюминий 10-12

окись лантана 2-7

металлический йод 1-3

окись алюминия остальное. Такая обработка позволяет получить диффузионный слой толщиной до 77 мкм. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

6 А1 (19) (И) su с) С 23 С 10/54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР (21) 4340880/31-02 (22) 09.12.87 (46) 07.11..89. Бюл, Р 41 (71) Московский автомобильно-дорожный институт и Институт структурной макрокинетики АН СССР (72) Ю.М.Лахтин, Я.Д.Korан, Б.П.Середа, Э.А.Штессель, Е.П.Костогоров и Т.Т.Мачавариани (53) 621.785.51.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 406969, кл. С 23 С 9/02, 1973. (54) СОСТАВ ДЛЯ ХРОИ4РОВАНИЯ СТАЛЬ

НЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к химико-. термической обработке металлов и

Изобретение относится к химикотермической обработке, а именно к составам для хромирования, и может быть использонано в машиностроительной, химической и других отраслях промьппленности для повышения эксплуатационной стойкости деталей машин и инструмента., Цель изобретения — повьппение насыщающей способности состава и увеличение жаростойкости изделий.

Состав для хромирования содержит окись хрома, алюминий, окись алюминия, окись лантана, а в качестве активатора — металлический йод, при следующем соотношечии компонентов, мас.%:

Окись хрома 25-30

Алюминий 10-12

Окись лантана 2-7 сплавон и может быть использовано в машиностроительной и химической отраслях промышленности. Пель изобретения — поньппение насьпцающей способности и увеличение жаростойкости хромовых покрытий. Для этого в состав для хромирования наряду с окисью хрома, алюминием, окисью алюминия, дополнительно вводится окись лантана, а в качестве активизатора используют металлический йод при следующем соотношении компонентов, мас.%.: окись хрома 25-30; алюминий 10-12; окись лантана 2-7; металлический йод 1-3; окись алюминия остальное, Такая обработка позволяет получить диффузионный

<О слой толщиной до 77 мкм. 1 табл.

Металлический йод 1-3

Окись алюминия Остальное

Введение окиси лантана в смесь приводит к легиронанию хромового покрытия и повышению его жаростойкости.

Нижнее значение (2 мас.%) определяет границу влияния элемента как легирующей добавки повышающей жаростойкость. Превышение верхней границы (7 мас.%) ведет к резкому ухудшению эксплуатационных свойств покрытия, его растрескиванию и осыпанию.

Применение в качестве активатора металлического йода способствует более активноиу удалению с поверхности металла окисных пленок и более интенсивной доставке активных а змов хрома к поверхности обрабатываемого изделия эа счет газотранспортной реакции переноса. Нижнее предельное значение

1520146 (1 мас.%) весового количества металлического йода обеспечивае минимально необходимую концентрацию элементов газовой фазы, от которой зависит скорость образования покрытий. Превышение верхнего предела (3 мас. ) приводит к тому, что в состав покрытия входит элемент носителя, отрицательно влияющий на его жаростойкость.

Нижний предел содержания окиси хрома (23 мас.%) определяется минимальным количеством активных атомов хрома, необходимых для поддержания высокой насыщающей способности соста- 15 ва. Верхний предел содержания окиси хрома (30 мас. ) ограничен резким повышением температуры в результате прохождения реакции алюмотермического восстановления, приводящим к спеканию смеси и резкому уменьшению .насыщающей способности. Количественное содержание алюминия {10-12 мас.%) связано с массовым содержанием окиси хрома и определяется полнотой глубины 25 превращения алюмотермической реакции восстановления окиси хрома, являк1щейся поставщиком основного компонента покрытия.

В качестве инертной добавки используют окись алюминия, добавляемую в исходную смесь до 100%. Пелью введения инертной добавки является предотвращение спекания шихты и ее налипание на поверхность изделия.

Перед использованием все компоненты порошковой насыщающей среды просушивают при 80-100 С и измельчают. Реакционная смесь перед использованием

40 перемешивается в барабанных смесителях. Обычно для этой цели используются барабаны емкостью 15-20 л. Смешивание проводится при скорости вращения барабана около 60 об/мин в течение 30 мин. Одновременно со смешива45 нием происходит измельчение некоторых коипонентов. Для просеивания компонентов смеси и готовых смесей используют вибрационное сито с электроприводом и набором сеток с размером 50 ячеек от 2-3 мм до 0,2-0,3 м. Первоначально в смесительный барабан засыпается окись алюминия, затем окись хрома, алюминий, окись лантана, металлический йод. Такая последовательность необходима с целью исключения самопроизвольного возгорания смеси.

Пример, Процесс хромирования проводят в контейнерах иэ нержавеющей стали. Упаковка контейнера проводится в следующем порядке. На дно

его помещают слой смеси толщиной

20-30 мм. Затем укладывают слой деталей так, чтобы расстояние до стенок тигля было не менее 15-20 мм, а расстояние между деталями было равно их толщине. Детали засыпают смесью. Расстояние между слоями деталей должно быть не менее 20 мм, а от верхнего края до кромки тигля не менее 40 мм.

Сверху в контейнер устанавливается жаростойкая трубка, через которую в смесь производится подача аргона.

Подготовленные к насыщению контейнеры загружают в печь, разогретую до температуры процесса 950-1100 С. Диффузионный слой формируется в момент прохождения реакции восстановления и после ее завершения во время выдержки в течение одного часа при температуре процесса. После окончания процесса тигель вынимают иэ печи и охлаждают на воздухе. Смесь вместе с обработанными деталями высыпают на поддон. Отделение смеси от поверхности деталей ке представляет затруднений. Размер тиглей выбирается исходя иэ 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 обрабатываемыми деталями, на приборе

ПИТ-З.

Оценку жаростойкости проводят согласно ГОСТУ гравиметрическим методом по приросту массы, отнесенной к единице исходной площади поверхности образца K 10. о

Условия испытаний: Т=1100 С в течение 30 ч.

Сравнительные данные по обработке приведены в таблице {известный состав при хромировании иэ стали У8 при

1100 С в течение 1 ч).

Из таблицы видно, что эа время в

4 раза меньшее, чем для известного, получают слой толщиной в 3-5 раз больше. Жаростойкость получаемых покрытий превосходит известные в 6-9 раз, что свидетельствует о достижении поставленной цели изобретения.

Содеряание компонентов, мас.й т103 Al Alp> I > 1а103

Время пасы- Толщина щения, ч покрытия, мкм

Прирост массы, г/м

Состав

С 1,0, 58,8

57 12 4

23 10 — 1

26 11 — 2

28 12 — . 2 5

30 12 — 3

1О, 12

8,69

7,94 ;

6,62

2 64

5 56

6 51,5

7 48

68

67,32

84,44

59, 11

1,5 70

2,3 61

8 39

20 8 - 0,5

25 11 -. 0,7

35 14 - 4

12

Составитель Л.Бурлинова

Редактор Л.Зайцева Техред Л.Сердюкова Корректор H.Гирняк

Заказ 6727/31

Тираж 942

Подписное

ВН11ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 15201

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, увеличения жаростойкости изделий, он дополнительно содержит окись лантана, а

Иавестный

Предлагаемый

3

5

Запредельный

7

46 6 в качестве активатора — металлический йод при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Окись хрома 25-30

Алюминий 10-12

Окись лантана 2-7

Металлический йод 1-3

Окись алюминия Остальное