Состав для алюмофосфосилицирования стальных изделий

 

Сущность изобретения: состав содержит , мас.%: ферроалюминий -48,5-49,5, диоксид кремния - 48,5-49,5, природный фосфит- 1-3. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 23 С 10/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4882906/02 (22) 10.11,90 (46) 15,10.92. Бюл. ¹ 38 (71) Казанский инженерно-строительный институт (72) В.В.Герасимов, P.Т.Порфирьева, В.В. Герасимов и А.В. Песков (56) Минкевич А.Н. "Химико-термическая обработка металлов и сплавов", М.: Машиностроение, 1965, с.157.

Изобретение относится к области покрытий металлических материалов, в частности, к составам для химико-термической обработки сталей, а именно, к их термодиффузионному насыщению алюминием, фосфором и кремнием и может быть использовано для защиты деталей от воздействия высоких температур.

Известны составы порошковых насыщающих смесей для алитирования íà осНове порошков ферроалюминия, оксида кремния, оксида алюминия и других компонентов. Их недостаток — значительные выделения газообразных соединений в атмосферу, недостаточная стойкость к высокотемпературной газовой коррозии, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности к и достигаемому эффекту является состав для алюмосилицирования, включающий, мас.%:

Ферроалюминий 48

Диоксид кремния 48

Хлористый аммоний 4

Недостаток известного состава: выделения газообразных соединений в атмосферу, недостаточная стойкость к высокотемпературной газовой коррозии.

„„Я2„„1768659 А1 (54) СОСТАВ ДЛЯ АЛЮМОФОСФОСИЛИЦИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Сущность изобретения: состав содержит, мас.%: ферроалюминий — 48,5 — 49,5, диоксид кремния — 48,5 — 49,5, природный фосфит — 1 — 3. 1 табл.

Цель изобретения — улучшить экологию путем устранения выделения вредных газообразных соединений в атмосферу, повысить стойкость к высокотемпературной газовой коррозии.

Поставленная цель достигается тем, что состав для алюмофосфосилицирования стальных иэделий, включающий ферроалюминий, диоксид кремния-и активатор, в качестве последнего содержит природный фосфорит при следующем соотношении компонентов, мас. :

Ферроалюминий 48,5 — 49,5

Диоксид кремния 48,5 — 49,5

Фосфорит 1 — 3

Введение в состав смеси фосфорита устраняет недостаток — выделение токсичных газообразных соединений в атмосферу и, кроме того, повышает стойкость к высокотемпературной газовой коррозии за счет термодиффузии алюминия, фосфора, кремния в металл.

Для приготовления состава использовали ферроалюминий (сплав железа 50 и алюминия 50%) с размером зерен до 1,6 мм.

В качестве диоксида кремния использовали кремнезем с размером зерен до 1 мм (ОСТ 21 — 1 — 80).

1768659

Природный фосфорит (месторождения

Каратау), соответствующий ТУ 6 — 25 — 16-75, имел следующий химический состав, мас,%;

РгОь 28,0 F 2,4

СаО 38 0 РгОз 2,6

MO 27 нераст.

СОг 60 остаток 14,0

Составы готовились следующим образом.

Фосфорит размалывали до тони 200 мкм и затем готовили составы для алюмофосфосилицирования стальных изделий механическим смешением компонентов, взятых в заданных соотношениях. Изделия из стали 3 в виде пластинок размером

50х80х3 мм, подготовленные к покрытию, т.е. очищенные от ржавчины путем дробеструйной-обработки и обезжиренные, закладывали в керамический контейнер, снабженный затвором типа двойной крышки. Смесь для алюмофосфосилицирования засыпали.в контейнер с пластинками. Контейнер герметизировали. В зазор между крышками помещали слой порошка (железа). Железо, окисляясь, предотвращало нежелательные окислительные процессы в рабочей зоне. Процесс диффузионного насыщения осуществляли при температуре

950 С в течение 2 ч, Стойкость к высокотемпературной газовой коррозии оценивалась подсчетом площади поверхности (%), пораженной коррозией при термическом воздействии при температуре 950 — 960 С в течение 2 и 4 ч, Газовые выделения фиксировались визуально. Результаты представлены в таблице.

Как видно из таблицы, для прототипа характерна довольно низкая стойкость к высокотемпературной коррозии.

У предлагаемого состава по сравнению

5 с прототипом отсутствуют газовые выделения. Наибольшая стойкость к коррозии достигается при содержании фосфорита — 1-3 мас.%: механизм действия фосфорита следующий: при нагревании до 950 С в присут10 ствии восстановителя в смеси начинается реакция, в результате которой фосфор восстанавливается до элементарного состояния. Активизируется процесс диффузии алюминия в защищаемый металл с образо15 ванием алюминидов. Фосфор диффундирует в металл, образуя фосфиды, Кроме того, фосфор, взаимодействуя с Oz, восстанавливает кремний до металлического состояния.

Последний, диффундируя в металла, образу20 ет силициды железа. Технико-экономическим преимуществом предлагаемого состава является отсутствие загрязнения окружаю.цей среды вредными газообразными выделениями, кроме того, использова25 ние вместо реактива дешевого природного соединения — фосфорита.

Формула изобретения

Состав для алюмофосфосилицирования стальных изделий, включающий ферроалю30 миний, диоксид кремния и активатор, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения стойкости к высокотемпературной газовой коррозии, в качестве активатора состав содержит природный фосфорит, при следую35 щем соотношении компонентов, мас.%: ферроалюминий 48,5 — 49,5 диоксид кремния 48,5 — 49,5 природный фосфорит 1 — 3.