Состав для диффузионного цинкования стальных изделий

 

Использование: изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроительной, химической, приборостроительной промышленности для увеличения долговечности деталей, подвергающихся атмосферной коррозии. Сущность изобретения: состав содержит (мас.%) парооксидированный порошок цинка 80 - 96; магний 4 - 20. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, и может быть применено в качестве насыщающей среды для диффузионного цинкования стальных изделий и использовано на предприятиях машиностроительной, химической, приборостроительной отраслей промышленности для увеличения долговечности изделий, подвергающихся атмосферной коррозии.

Известен состав для диффузионного цинкования металлических изделий, включающий металлический порошок и инертный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: Металлический порошок 75 Инертный наполнитель 25 (Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник под ред. Л. С.Ляховича, М., Металлургия, 1981, с.168-169).

В качестве металлического порошка может быть использован цинк, а в качестве инертного наполнителя - оксид кремния, оксид алюминия, измельченный шамот и т.д.

Недостатком данного состава является его низкая насыщающая способность. Например, для получения диффузионного цинкового покрытия на низкоуглеродистой (0,2% С) стали толщиной 110 мкм, необходимое время изотермической выдержки при 500^оС для смеси 25% Si + 75% Zn, составляет 2 ч.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является состав для диффузионного цинкования, содержащий парооксидированный порошок цинка 100 мас.%.

Преимуществом данного состава является высокая насыщающая способность и более высокая коррозионная стойкость покрытия по сравнению с покрытием, полученным в составе с инертным наполнителем. Последняя обусловлена более высоким содержанием цинка в диффузионном покрытии, полученном в парооксидированном порошке цинка, при одинаковых толщинах покрытий.

Однако необходимость сокращения расхода цинка и соответственно уменьшения толщины покрытий требует еще большего увеличения коррозионной стойкости покрытий.

Целью предлагаемого изобретения является повышение коррозионной стойкости диффузионных покрытий, полученных с помощью предлагаемого состава.

Цель достигается тем, что состав для диффузионного цинкования стальных изделий, содержащий парооксидированный порошок цинка, дополнительно содержит магний при следующем соотношении компонентов, мас.%: Парооксидированный порошок цинка 80-96 Магний 4-20 Введение в состав для диффузионного цинкования магния приводит к микролегированию высокоцинкидных фаз, образующихся в процессе диффузионного цинкования сталей в парооксидированном порошке цинка.

При этом электродный потенциал покрытия, как показали потенциостатические исследования, смещается в более отрицательную сторону, что усиливает протекторное действие микрогальванопар и приводит к повышению коррозионной стойкости диффузионного покрытия.

Введение в предлагаемый состав магния в количестве менее 4 мас.% практически не влияет на повышение коррозионной стойкости диффузионных покрытий, а введение его в количестве более 20 мас.%, резко снижая толщину диффузионного покрытия, несмотря на низкую скорость коррозии полученного покрытия, снижает общую долговечность диффузионного покрытия стальных изделий.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый состав для диффузионного цинкования стальных изделий отличается от известного тем, что он дополнительно содержит магний при следующем соотношении компонентов, мас.%: Парооксидированный порошок цинка 80-96 Магний 4-20, позволяя значительно повысить коррозионную стойкость диффузионных покрытий стальных изделий. Это отличие позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что свидетельствует о соответствии его критерию "существенные отличия".

Пример конкретного выполнения.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава для диффузионного цинкования стальных изделий были подготовлены составы с различным соотношением компонентов. Для сравнения был подготовлен состав, содержащий парооксидированный порошок цинка 100 мас.% (прототип).

Составы получали путем перемешивания составляющих порошкообразных компонентов: парооксидированного порошка цинка и порошка магния МПФ-2 (ГОСТ 6001-79).

Диффузионное цинкование в известном и предлагаемом составе проводили на образцах из стали 20 при 460 и 500^оС в течение 1 ч.

Результаты диффузионного насыщения испытуемых образцов приведены в таблице. Скорость коррозии определялась согласно ГОСТ 9.908-85 (СТ СЭВ 4815-84).

Как видно из приведенных данных использование при диффузионном цинковании стальных изделий предлагаемого состава позволяет достичь повышения коррозионной стойкости диффузионных покрытий в 1,3-1,6 раза по сравнению с прототипом.

Содержание в составе для диффузионного цинкования магния в количестве менее 4 мас.% не приводит к повышению коррозионной стойкости диффузионного покрытия, так как не обеспечивает получение необходимого для микролегирования высокоциклидных фаз количества легирующего материала.

Увеличение количества магния свыше 20 мас.% приводит к резкому уменьшению толщины диффузионного покрытия, что, несмотря на низкую скорость коррозии полученного покрытия, значительно уменьшает долговечность покрытых изделий по сравнению с прототипом.

Таким образом, технико-экономическая эффективность предлагаемого состава для диффузионного цинкования стальных изделий по сравнению с прототипом заключается в повышении коррозионной стойкости диффузионных покрытий стальных изделий в 1,3-1,6 раза.

Кроме того, использование предлагаемого состава позволяет проводить цинкование изделий с поверхностной окалиной (прокатка, термообработка и т.д.) без предварительной обработки поверхности, что связано с высокой восстановительной способностью магния.

Формула изобретения

СОСТАВ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОГО ЦИНКОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащий парооксидированный порошок цинка, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости диффузионных покрытий, он дополнительно содержит магний при следующем соотношении компонентов, мас.%: Парооксидированный порошок цинка 80 - 96 Магний 4 - 20