Состав для комплексного насыщения
Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов, в частности к диффузионному насыщению в порошках. Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости хромоалитированных углеродистых сталей за счет дополнительного введения гидрида кальция и кремния в состав для диффузионного хромоалитирования, содержащий хром, алюминий, хлорид аммония и окись алюминия. Предложенный состав для диффузионного хромоалитирования содержит, мас.%: хром 55 - 60, алюминий 3 - 5, кремний 4 - 6, гидрид кальция 5 - 7, хлорид аммония 1 - 2, окись алюминия остальное. Введение добавок кремния в состав для диффузионного хромоалитирования повышает коррозионную стойкость в сильноокислительных средах вследствие образования обогащенных кремнием защитных пассивирующих пленок. Введение гидрида кальция в состав практически подавляет образование на поверхности обрабатываемых углеродистых сталей карбонитридов хрома типа CR<SB POS="POST">2</SB>(NC), ухудшающих коррозионную стойкость. Использование изобретения дает возможность повысить коррозионную стойкость хромоалитированных углеродистых сталей в растворах 98%-ной серной кислоты в @ 70 раз, а в растворах 27 - 98%-ной азотной кислоты в @ 3 - 10 раз и, следовательно, продлить срок их службы в высокоагрессивных средах. 2 табл.
с
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (51) 5 С 23 С 10/56
3:Х":
iiO I."I й:;
БХ Б.3, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4426929/23-02 (22) 18,05.88 (46) 30,01.90. Бюл. У 4 (72) О.В.Каспарова, А.А.Зорин и Я.И.Колотыркин (53) 621 .785.51 . 06 (088 .8) (56) Похмурский В.И., Далисов В.Б, и Голубец В.М. Повышение долговечности деталей машин с помощью диффузионных покрытий, Киев . Наукова думка, 1980, с. 10. (54) СОСТАВ ДЛЯ KOMIJIFKCHOI 0 НАСЬП .1ЕНИЯ (57) Изобретение относится к химикотермической обработке металлов и сплавов, в частности к диффузионному насыщению в порошках. Пель изобретения — повьппение коррозионной стойкости хромоалитированных углеродистьм сталей за счет дополнительного введения гидрида кальция и кремния в .состав для диффузионного.хромоалитирова ния, содержащий хром, алюминий, хлорид аммония и окись алюминия, ПредИзобретение относится к химикотермической обработке металлов и сплавов, в частности к диффузионному насьпцению в порошках, и может быть использовано для повьппения коррозионной стойкости углеродистых сталей в химической и металлургической промьппленности.
Пель изобретения — повьппение коррозионной стойкости.
Состав для ли*фуэионного хромоалитирования, вкюпплающий хром, алюми-.
„„SU„„1539234 А 1
2 ложенный состав для диффузионного хромоалитирования содержит, мас.X: хром 55-60, алюминий 3-5, кремний 46, гидрид кальция 5-7, хлорид аммония 1-2, окись алюминия остальное.
Введение добавок кремния в состав для диффузионного хромоалитирования повышает коррозионную стойкость в силь-. ноокислительных средах вследствие об-: разования обогащенных кремнием защитных пассивирующих пленок. Введение гидрида кальция в состав практически подавляет образование на поверхности обрабатываемых углеродистых сталей карбонитридов хрома типа Cr< (NC), ухудшающих коррозионную стойкость. а
Использование изобретения дает воэможность повысить коррозионную стойкость хромоалитированных углеродистых сталей в растворах 98%-ной серной кислоты в 70 раз, а в растворах
27-98%-ной азотной кислоты в - 3-10 2 раз и, следовательно, продлить срок их службы в высокоагрессивных средах.
2 табл. ф»»й 1
С
CQ с©
Ь) ний, хлорид аммония и окись алюминия, » р дополнительно содержит кремний и гид- р рид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Хром 55 — 60
Алюминий 3 - 5
Кремний 4 - 6 Ъ
Гицриц кальция 5 — 7
Хлорид аммония 1 — 2
Окись алюминия Ос тальное
В предлагаемый. состав вместо хлорида аммония могут быть введены дру-:
1539234 гие соли аммония — фториды, бромиды или иодиды.
Введение добавок кремния н состав для диффузионного хромоалитирования повышает коррозионную стойкость н сильно-окислительных средах, вследствие образования обогащенных кремнием защитных пассивирующих пленок. Введение гидрида кальция в состав смеси практически подавляет образование на поверхности обрабатываемых уг леродистых сталей карбонитридов хрома типа Cr (Ж), ухудшающих корро, зионную стойкость. Согласно результа- «5 там рентгеновского фазового анализа основной фазой внешней зоны диффузионного слоя становится более кОрро зионностойкий карбиц хрома типа Сг С,.:
При температуре 600 С гидрид кальция разлагается на кальций и водород, При температуре химико-термической обработки кальций взаимодействует с азотом активатора с образованием ту.гоплавкого соединения Са 11 и таким 25 образом препятствует диффузии азота н
<« сталь. Помимо взаимодействия < азотом кальций может частично окисляться кислородом воздуха, находящим<.я н контейнере, с образованием окиси 30 каль ция.
Пример. Для экспериментальной. проверки предлагаемого состава составлено 12 смесей компонентов, 4 из которых (3-6) показали оптималь35 ные результаты (-.абл. 11, Все компоненты (в том числе хр- «электролити1 ческий) ист ользовали в виде порошков .
Смесь засыпали н контейнер из нержа-= вающей стали„ куда одновременно загружали образцы из стали 45. Контей.нер с плавким затвором загружали s камерную печь, нагретую до,1 00 „, выдерживали при этой температуре 5 ч, после чего охлаждали с печью до
300 С, а затем на гоздухе. Коррозионные испытания хромоалитиронанных таким образом обр",апов, проводили в растворах 27- и 98%-ной азотной кис— лоты нри 40 С н течение 48 ч,, н 65%—
0 ной азотной кислоте при 40 С в тече-, ние 72 ч, а в 98%-«пй серной кисл< те— при 90 С в течение 48 ч. Скорость коррозии определяли по потерям массы образцов.
Результаты испытаний приведены н табл. 1 и 2.
Из табл. 1 видно, что хромлали-тиронание у гле р< дис тс и стали 45 s. предлагаемом состане поныгraeò по сравнению с известным ее коррозионную стойкость н растворе 98%-ной азотной кислоты н 10 раз, При содержании хрома, кремния и алюминия н насыщенной смеси ниже нижнего предела, коррозионная стойкость снижается, а при их содержании в смеси ныше верхнего предела смесь спекается и увеличивается пористость покрытия.
При содержании гидрида кальция н на— сыщающей смеси ниже нижнего предела или при содержании хлорица аммония в смеси выше верхнего предела, количество гидрида кальция оказывается недостаточным для связывания им азота активатора. При содержании гидрида кальция в смеси выше Верхнего предела коррозионная стойкость снижается, а при концентрации хлорида аммония в смеси ниже нижнего предела уменьшается насыщающая способность смеси.
Скорость коррозии (K) углеродистой стали,5 после испытания в течение 48 ч в 98%-ной HNO> при 40 С приведена н табл., 1.
Как видно из " абл. 2, насыщение углеродистой стали 45 в предлагаемом
cocтане по сраВнению с известным rro нышает коррозионную стойкость в 98%ной серной кислоте в 70 раз, а в растворах 27- и 65%-ной азотной кислоты н 3 и 5 раз соответственно.
Таким образом, предлагаемый состав позволяет повысить коррозионную стойкость углеродистых сталей н раст=Ворах 98%-ной серной кислоты н - 70, раз, а в растворах 27- 98%-ной азотной кислоты н - 3-10 раз и за счет этого увеличить срок службы Изделий в высокоагрессивных средах.
Формула изобретения
Состав для комплексного насыщения преимущественно углеродистых сталеи,, нключающий хром, алюминий, хлориц аммония и окись алюминия„ о т л и ч а ю ш и = с я тем, что, с целью по-вышения коррозионной стойкости, он дополнительно содержит кремний и гидрид кальция при следующем соотношении компонентов, мас.l:
Хром 55 — 60
Алю мин ий 3 — 5
Кремний 6
Г дрид кальция 5 — 7
Хлориц аммония 1 — 2
Окись алюминия Остальное
1539234
Таблица
Состав насьш1ающей смеси, мас.X
+ 5 NH@C1 + 35 А1г0 (известный)
+ 5 81 + 1,5 ИН С1 + 31,5 А1 0
+ 5 Si + б CaH + 1,5 NH Cl +
О, 035
О, 006
О, 004
Об ра з цы порис тые сме сь спекается
+ 2 Si + б СаНг + 2 NH С1 +
+ 4 Si + 5 СаН + 3 NH Cl +
+ 10 Si + 7 СаНг+ 2 NH Cl +
50 Cr + 2 Al
+ 38 А1,0, 55 Сг + 3 Аl
+ 30 А1г0з
60Cr+5Al
+ 16 А1гО
О, 021
О, 004
Образцы, пористые,смесь спекается
Таблица 2
Скорость коррозии, г/м ч
Состав насьпцающей смеси, мас. Ж
27Х HN0 657. 1910р 987. HgSOp
40С a 40Ñ и 90С
Известный
55 Cr + 5 Al + 5 NH Cl +
+ 35 А1,0з
Предлагаемый
60 Cr + 5 A1 + 6 Si + 7 СаНг +
+ 2 NH Cl + 21 А1 0
О, 578
О, 005
0,097
О, 032
0,001 0,008
Со с тавитель С . Кучерявый
Редактор И.Сегляник Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Палий
Заказ 193 Тираж ?89 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
1130 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101
55 Cr + 5 Аl
58Cr+4A1
58 Cr + 4 Al
+ 25,5 А1гОз
58 Cr+4A1
+ 26 А1гОз
55 Cr + 3 Al
+ 31 А1208
60Cr+5A1
+ 20 А1,0>
58 Cr + 4 Al
+ 28 А1го, 58Cr+4A1
+ 21 А1гО
65 Cr + 6 А 1
+ 14 А! г0з
+ 5 Si + 6 СаН + 1 NH Cl +
+ 4 Si + 5 СаНг + 2 NH C1 +
+ 6 Si + 7 СаН + 2 NH C1 +
+ 5 Si + 3 СаНг + 2 NH С1 +
+ 5 Si + 10 СаНг + 2 NH С1 +
+ 7 Si + б СаНг + 2 NH+C1 +
О, 003
О, 003
0,003 .
О, 003
О, 004
