Состав для титанирования стальных и чугунных изделий

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке металлов, и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной и других отраслях промышленности Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости, интенсификация процесса насыщения и снижение температуры насыщения . В состав для титанирования стальных и чугунных изделий, содержащий порошок титана, оксид алюминия и активатор , дополнительно вводят порошок никеля а в качестве активатора - фтористый алюминий при следующем соотношении компонентов , мас.%: порошок титана 25-40: порошок никеля 25-40 фтористый алюминий 2-6; оксид алюминия остальное. Это позволяет повысить коррозионную стойкость в 2-2,5 раза, толщину диффузионного слоя в 1,5-2,5 раза, снизить температуру процесса. 2 табл

Ес>I<-,. ГО!!! ГОКИХ

ОО!!ИЛНИСТИ !ЕСКИХ

Р Г: Г! У з, И К (sl!s С 23 С 10/36! ООУДАРСТВЕГ!НЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ !!РИ ГКНТ ГССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! ( с! с

M Э фь 3 (л) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4632893/02 (22) 06.01.89 (16) 23. 01. 9 1. Б ю л. N. 3 (71) Восточно-Сибирский технологический институт (72) Л.С.Ляхович, Б.Д.Лыгденов, Ю.А.Шинкевич, Н.В.Корнопольцев и Г.Г.Панич (53) 621. 78.067.5(088.8) (56) Защитные покрытия гга металлах. — Киев: "Наукова думка", 1973, с.32. (54) СОСТАВ ДЛЯ ТИTАНИPQBÀНИЯ

СТАЛЬНЫХ И ЧУГУННЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке металлов, и может быть использовано s машиностроительной, приборостроительИзобретение относится к металлургии, в частности к химико-терглической обработке, и может быть использовано в машиностроительной, химической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — интенсификация процесса насыщения, повышение корроэионной стойкости диффузионных покрытий и снижение температуры насыщения.

B состав для титанирования стальных и чугунных изделий, содержащий порошковый титан, оксид алюглиния и активатор, дополнительно вводится порошок никеля, а в качестве активатора — фтористый алюминий, при следующем соотношении компонентов, глас.%:

Порошковый титан 25--40

Порошок никеля 25-40

Фтористый алюминий 2-6

Оксид алгоминия Остальное

„„. 1,) „„1622423 А1 ной и других отраслях промышленности, Цель изобретения — повышение коррозионной стойкости, интенсификация процесса насыщения и снижение температуры насыщения. В состав для титанирования стальных и чугунных изделии, содержащии порошок титана, окcèä алюминия и актlIHатор, дополнительно вводят порошок никеля, а в качестве активатора — фтористый алюминий при следующегл соотношении компонентов, мас.%: порошок титана 25-40; порошок никеля 25-40: фтористый алюминий 2-6; оксид алюминия остальное. Это позволяет повысить коррозионнуlo стойкость в 2 — 2,5 раза, толщину диффузионного слоя в 1,5-2,5 раза, снизить температуру процесса. 2 табл.

Входящий в состав насыщающей смеси порошок никеля при высоких температурах (свыше 950 С) при насыщении образует жидкометаллическую фазу, что приводит к резкому увеличению скорости диффузии.

Однако экспериментальные исследования показали, что возможно титанирование с использованием предлагаемого состава и при более низких теглпературах, начиная с

850"С, так как при температурах выше

770 С в предлагаемом составе происходит эвтектоидная реакция с перестройкой кристаллической решетки г. -твердого раствора в /3 -твердый раствор, которая сопровождается увеличениел! подвижности атомов кристаллической ре!!;о TKII, что ускоряет образование активныK а!ол!ов титана, а значит и увеличивает скорг.;ть диффузии.

Используемый в иэв.с II . I.; ос г,!вах для титанирования актив;!т;>р l! !.!Гl при тради1622423 ционном титанировании распадается ня

NI-I;) и 11CI, которые. взаимодействуя с поверхностью деталей, пассинируют ее, что препятствует процессу диффузии при низких температурах, Введение в предлагаемый гостя в в качестве активатора фтористого алюминия, который при нагреве распадается на Г и @IF, способствует образованию активных атомов титана и не взаимодействует с поверхностью деталей, таким образом способствует осаждению активных атомов титана ня поверхность обрабатынар. ì о Й де та л и.

Входящий в состав порошковый титан получен путем размола титановой губки или стружки. Данные по влиянию количества порошкового титана, порошкового никеля и фтористо о алюминия на толщину диффузионного слоя, корроэионную стойкость и температуру насыщения представлены н табл.1.

Кяк видно из табл.1, с понижением процентного содержзния порошкового никеля н насыщающей смеси с 40 до 25 мзс. / толщина диффузионного слоя и корроэионная стойкость увеличиваются, содержание тит;— нз при этом 40 мас, /, фтористого алюминия 6 маг.,"/,, Дальнейшее уменьшение содержания порошка никеля менее 25

MBc.% н насыщающей смеси приводит к резкому снижению толщины диффузионного слоя и корроэионной гтойкости титановых покрытий, При увеличении содержания порошка никеля до 45 мзс./ и снлжении при этом количества порошка титана до 20 мас. /, и фтористого алюминия до 1 мас. происходит резкое снижение коррозионной стойкости толщинhl диффузионного слоя.

При повышении температуры насыщения до 950 С толщина и коррозионная стоикость покрытий увеличиваются.

Процесс титанирования осуществляют при 850 — 950 С, Диффузионное титанирование изделий предлагаемым составом проводят следующим образом. Изделия очищают от ржавчины и грязи, обезжиривают. Готовят насыщенную смесь путем смешивания порошков титана, никеля, фтористого алюминия и оксида алюминия в конусном смесителе в течение 0,5--1 ч, При титаниронании в порошковой смеси детали упаковывают в следующем порядке: на дно тигля помещают слой насыщающей смеси толщиной 20-30 мм, затем укладывают детали таким образом, чтобы расстояние до стенок тигля и между деталями было не ленее 15 — 20 мм. Детали засыпают смесью толщиной 30-40 мм. Для предотвращения окисления используется плзвкий затвор. Тигли помещают в печь, 50 нагретую до 850 — 950"C и выдерживают 4 6 ч.

Затем тигли извлекают из печи, охлаждают и распаковывают.

Г1 р и м е р 1, Проводят титанирование

5 образцов из стали О8КП л серого чугуна

Сч18, которые предварительно очищают и обезжиривают. Готовят насыщающую смесь для получения покрытия следующего состава, мяс. :

10 Порошок титана 25

Порошок никеля 40

Фтористый алюминий 2

Оксид алюминия 33 путем смешинания компонентов в конус15 ном смесителе в течение 0,5 ч.

Приготовленные образцы упаковывают в тигель и засыпают насыщающей смесью.

Наводят плавкий затвор и помещают тигель н печь. нагретую до температуры насыще20 ния, и выдерживают в течение 4 ч. После этого тигли извлекают из печи, охлаждают и распаковывают. Титанирование образцов осуществляют при 850 и 950 Ñ.

Исследование полученных образцов

25 проводили следующим образом. Коррозионные испытания проводят в среде 15 -ной

HNO> в термостате при 100" С, Скорость коррозии определяют по потере веса. Взвешивание образцов проводят на весах с

30 точностью до 0,001 г. Толгцину диффузионного слоя определяют на металлографическом микроскопе.

Пример 2. Титанирование образцов осуществляют аналогично примеру 1. Тита35 нирующий состав имеет следующее соотношение компонентов, ляс.%:

Порошок титана 32,5

Порошок никеля 32,5

Отористый алюминий 4

40 Оксид алюминия 31

Температура насыщения 850 и 950 С, выдержка 4 ч.

Пример 3. Титаниронание образцов осуществляют аналогично примеру 1. Тита45 нирующий состав имеет следующее содержание компонентов, мзс.%:

Порошок титана .40

Порошок никеля 25

Алюминий фтористый 6

Оксид алюминия 29

Для сравнения проводят титанирование образцов известным составом при 850 и 950 С, содержащим ляс. :

Порошок титана 70

55 Оксид алюминия 24

Хлористый зммоний 6

Результаты сравнительных испытаний представлены н табл.2, Как видно иэ ябл. 2, использование предлагаемого состава для титзнирпнзния

1622423

Таблица 1

Состав

Температура насыХарактеристика

Толщина диффузионного слоя, мкм покрытия щес C

Чугун

Сч18

А10з

Сталь

08КП

С

2

3,5

Слой

92

112

140

79

86

92

950 покрытия бе,0 ,1 лого с вета

5 2

6 3,5

7, 5

Слой белого

-4 цвета

24

36

44

9, 9, 8, 850

14

Таблица 2 по сравнению с известным обеспечивает повышение коррозион ной стойкости в 2 — 2,5 раза, диффузионного слоя в 1,5 — 2,5 раза.

Кроме того, снижается температура процесса титанирования до 850 С, что не достигается известным составом.

Формула изобретения

Состав для титанирования стальных и чугунных иэделий, включающий порошок титана. оксид алюминия и активатор, о т л и ч аСодержание компонентов, мас.% ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения, повышения корроэионной стойкости и снижения температуры насыщения, он дополнительно

5 содержит порошок никеля, а в качестве активатора — фтористый алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошок титана 25-40

Порошок никеля 25-40

Фтористый алюминий 2-6

Оксид алюминия Остальное

Коррозионная

СТОЙКОСТЬ, гlмм", эа 24 ч при Т=100 С в

15%-ном растворе HNOg