Состав для хромирования стальных изделий

 

Изобретение предназначено для химико-термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано в машиностроительной 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 вводятся окись иттрия, а в качестве активатора - металлический йод при следующем соотношении компонентов, мас.%: окись хрома 23-30, алюминий 10-12, окись иттрия 2-7, металлический йод 1-3, окись алюминия остальное. Такая обработка позволяет получить диффузионные слои толщиной до 80 мкм. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1527321

А1 (51) 4 С 23 С 10/54

Е » »»1" п)9

ОПИСАНИЕ H30E PETEHHR

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4341869/31-02 (22) 09. 12.87 (46) 07.12.89. Вюл. М 45 .(71) Московский автомобильно-дорожный институт и Институт структурной макрокинетики АН СССР. (72) Ю.М.Лахтин, Я.Д.Коган, b.Ï.Ñåðåäà, Э,А.Штессель и Е.П.Кострогоров (53) 621.785.51.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 406969, кл. С 23 С. 9/02, 1973. (54) СОСТАВ ДЛЯ ХРОМИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение предназначено для

- химико-термической обработки металлов

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

Целью изобретения является повышение насыщенной способности и увеличение жаростойкости изделий.

Состав для хромирования содержит окись хрома, алюминий, окись алюминия, окись иттрия, а в качестве активатора используют металлический йод при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Окись хрома 23-30

Алюминий 10-12

Окись иттрия 2-7

Металлический йод 1-3

Окись алюминия Остальное

2 и сплавов и может быть использовано в машиностроительной 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 вводятся окись иттрия, а в качестве активатора металлический йод.при следующем соотношении компонентов, мас.X: окись хрома 23-30, алюминий 10-12, окись иттрия 2-7,металлический йод 1-З,окись алюминия остальное. Такая обработка позволяет получить диффузионные слои толщиной до 80 мкм. 1 табл.

Введение окиси иттрия в смесь приводит к легированию хромового покрытия и повышению его жаростойкости.

Нижнее значение (2 мас.Х) определяет границу влияния элемента как легирующей добавки, повышающей жаростойкость.

Превышение верхней границы (7 мас.Х) ведет к резкому ухудшению эксплуатационных свойств покрытия, его растрескиванию и осыпанию.

11рименение в качестве активатора металлического йода способствует более активному удалению с поверхности металла окисных пленок и более интенсивной доставке активных атомов хрома к поверхности обрабатываемого иэделия эа счет газотранспортной реакции переноса ° Нижнее предельное значение (1 мас.Х) количества металлического йода обеспечивает минимально необходимую концентрацию элементов газовой

1527321 фазы, от которой зависит скорость образования покрытий. Превышение верхнего предела (3 мас ° Х) приводит к тому, что в состав покрытия входит эле5 мент носителя, отрицательно влияющий на его жаростойкость.

Нижней предел содержания окиси хрома (23 мас.Х) определяется минимальным количеством активных атомов хрома, необходимых для поддержания высокой насьш1ающей способности состава. Верхний предел содержания окиси хрома (30 мас.Х) 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.Х) связа- 20 но с массовым содержанием окиси хрома определяется полнотой глубины преврацЕния алюмотермической реакции восстановления окиси хрома, являющейся по- 1 тавщиком основного компонента покры- 25 тия.

В качестве инертной добавки используют окись алюминия, добавляемую в исходную смесь до 100Х. Целью введения инертной добавки является предот- 30 вращение спекания шихты и ее налипание на поверхность изделия.

Перед использованием все компоненты порошковой насыщающей среды просушивают при 80-100 С и измельчают, 35

Реакционную сме ь перед использованием перемешивают в барабанных смесителях. Обычно для этой цели используют барабаны емкостью 15-20 л. Смешивание проводят при скорости вращения бараба 40 на около 60 об,мин в течение 30 мин.

Одновременно со смешиванием происходит измельчение некоторых компонентов.

Для просеивания компонентов смеси и готовых смесей используют вибрационное сито с электроприводом и набором сеток с размером ячеек от 2-3 до

0,2-0,3 »м.

Первоначально в смесительный барабан засыпают окись алюминия, затем окись хрома, алюминий, окись иттрия, металлический йод, Такая последовательность необходима с целью исключения самопроизвольного возгорания смеси.

Пример. Процесс хромирования проводят в контейнерах из нержавеющей стали. Упаковку контейнера осуществляют в следующем порядке. На дно помещают слой смеси толщиной 20-30 мам.

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 устанавливают жаростойкую трубку, через которую в смесь подают аргон. Подготовленные к насьпцению 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 втечение 1 ч при температуре процесса. После окбнчания процес . а тигель вынимают из печи и охлаждают на воздухе. Смесь вместе с обработанными деталями высыпают на поддон. Как правило, отдЕление смеси от поверхности деталей не представляет затруднений. Размер тигля выбирают исходя из размеров обрабатываемых деталей и рабочего пространства печи, Скорость) подачи аргона составляет 0,2-0,3 л/мин.

Измерение толщины хромированного слоя производят на образцах-свидетелях, помещаемых совместно с обрабатываемыми деталями, на приборе ПМТ-3.

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

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

Предлагаемый состав сравнивают с известным при хромировании на стали

У8 при 1100 С в течение 1 ч..

Сравнительные данные по обработке приведены в таблице.

Из таблицы видно, что за время в 4 раза меньшее, чем для известного состава, получают слой толщиной в 35 раз больше, Жаростойкость получаемых покрытий превосходит известное в

7-11 раэ.

Формула изобретения

Состав для хромирования стальных изделий, содержащий окись хрома, алюминий и активатор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышен:; его насьпцающей способности и уве1527321 личения жаростойкости изделий, он дополнительно содержит окись иттрия, а в качестве активатора металлический йод при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Окись хрома

Алюминий

Окись иттрия

Металлический йод

Окись алюминия

25-30

10-12

2-7

1-3

Остальное

Время Толщина насыще- покрыния, ч тия, мкм

Прирост массы, г/м

Содержание компонентов, мас.%

Состав

Cr,0 Al А1Г, А1, О, г

58,8

57 12 4 — — 27

Составитель И.Петров

Редактор В.Петраш Техред Л.Олийнык Корректор О.Билле

Заказ 7486/37 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", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Известный

Предлагаемый

3

5

7

23 10 — 1 2 64 1

26 11 — 2 4 57 1

28 12 — 256 51 5 1

30 12 — Э 7 48 1

20 8 0 5 1 ° 5 70 1

25 11 — 0723 61 1

35 14 — 4 8 39 1

68

12

7,81

6,45

6,02

5,15

66,25

81, 93.

53,42