Плавкий затвор для герметизации контейнеров при химико- термической обработке и способ герметизации контейнера

 

Изобретение относится к области химико-термической обработки, в частности к процессам диффузионного насыщения из порошковых сред в контейнерах с плавкими затворами. Плавкий затвор содержит жидкое стекло и огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, мас.%: натрийсиликатное стекло 40 - 50, отработанный карбюризатор 10-20, жидкое стекло 15-20, огнеупорная глина - остальное. При герметизации контейнеров компоненты плавкого затвора располагают в следующей последовательности: отработанный карбюризатор, жидкое стекло, огнеупорная глина, натрийсиликатное стекло. Изобретение обеспечивает снижение трудоемкости процесса герметизации контейнеров и облегчает их разборку. 2 с.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области химико-термической обработки, в частности к процессам диффузионного насыщения из порошковых сред в контейнерах с плавкими затворами.

Известен плавкий затвор для герметизации контейнеров при химико-термической обработке [1] , содержащий карбюризатор, натрийсиликатное стекло, сварочный флюс при следующем соотношении компонентов, мас.%: Карбюризатор - 10 - 20 Натрийсиликатное стекло - 40 - 50 Сварочный флюс - остальное Однако известный состав плавкого затвора может использоваться только для процесса диффузионного хромирования и борирования, и он применим, когда обрабатываемые детали расположены на равном расстоянии от стенок контейнера, т. к. в противном случае диффузионный слой образуется неравномерный, из-за незначительного проникновения воздуха вдоль стенок контейнера при низких температурах (ниже 800^oC - температуры плавления натрийсиликатного стекла).

Известен способ герметизации контейнеров с помощью плавкого затвора с использованием натрийсиликатного стекла, отработанного карбюризатора и сварочного флюса [1].

Однако при температурах начала реакции внутри контейнера (550 - 750^oC) происходит интенсивное газовыделение галогенообразуемых летучих продуктов из реакционного пространства, а также соединений металлов с галогенами с выделением температуры способствует увеличению объема реакционной смеси и проникновению воздуха в контейнер.

Это приводит к окислению поверхности обрабатываемых изделий и неравномерности глубины диффузионного слоя на деталях. После завершения процесса химико-термической обработки контейнеры открывают путем механического разрушения монолитного затвердевшего слоя стеклообразной массы с помощью молотка при соблюдении мер индивидуальной безопасности. Места соприкосновения затвора со стеклами контейнера требуют специальной механической обработки с использованием абразивной шкурки.

С целью повышения герметичности, уменьшения трудоемкости процесса и облегчения разборки контейнеров предлагается плавкий затвор для термодиффузионной металлизации бронзовых изделий, включающий: натрийсиликатное стекло и отработанный карбюризатор, который дополнительно содержит жидкое стекло и огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, мас.%: Натрийсиликатное стекло - 40 - 50 Отработанный карбюризатор - 10 - 20 Жидкое стекло - 15 - 20 Огнеупорная глина - Остальное Составляющие затвора расположены послойно в следующей последовательности: отработанный карбюризатор, жидкое стекло, огнеупорная глина, натрийсиликатное стекло.

Предлагаемый плавкий затвор обеспечивает предохранение насыщающей смеси от окисления при нагреве контейнера до 800^oC (температуры расплавления натрийсиликатного стекла) за счет присутствия жидкого стекла, выделения над поверхностью реакционного пространства окиси углерода из карбюризатора и облегчения разборки за счет карбюризатора и огнеупорной глины, которые придают затвердевшей стеклообразной массе меньшую прочность и повышают хрупкость, что, в свою очередь, снижает трудоемкость процесса.

Необходимость содержания карбюризатора в количестве 10 - 20% объясняется тем, что отклонение в меньшую или большую сторону приводит к слипанию насыщающей смеси и неудовлетворительному качеству диффузионных слоев за счет недостаточной герметизации контейнера из-за недостатка углерода для связывания кислорода в воздухе. Количество натрийсиликатного стекла 40 - 50% обусловлено тем, что при уменьшении содержания нарушается равномерное распределение стекла на поверхности насыщающей смеси, ухудшается герметичность контейнера (окисление поверхности обрабатываемых изделий), а при большем затрудняется разборка контейнера. Жидкое стекло необходимо для предотвращения проникновения в насыщающую смесь воздуха при температуре ниже 800^oC (температура расплавления натрийсиликатного стекла), за счет хорошей адгезии с частицами огнеупорной глины, стенками металлического контейнера и насыщающей смесью.

Огнеупорная глина облегчает разборку контейнера: достаточно постукивания молотком по затвердевшей поверхности затвора и он разрушается по местам включения частиц огнеупорной глины.

Обработку с применением предлагаемого плавкого затвора проводят по обычным для термодиффузионной металлизации режимам.

Пример. Металлические цилиндрические контейнеры 1, 2, 3 загружают в установленном порядке насыщающей смесью для термодиффузионной металлизации. В каждый контейнер помещают бронзовые образцы Бр ОЦС 5-5-5. Контейнер 1 герметизируют с помощью плавкого затвора состава I, контейнер - 2 - состава II, контейнер 3 - состава III. Содержание компонентов в плавком затворе приведено в таблице.

Процессы диффузионного насыщения проводятся в термопечах типах СНОЛ.

После химико-термической обработки контейнеры 1 - 3, для герметизации которых используются плавкие затворы предлагаемых составов I - III, открывают без особых усилий, не наблюдается спекания и окисления рабочей смеси. Металлографические исследования образцов показывают, что диффузионные слои равномерные, качественные, трещины и сколы отсутствуют. Поверхность образцов чистая, гладкая, без следов окисления и налипания смеси.

Это обусловлено тем, что применение предлагаемого плавкого затвора и способа герметизации (последовательность расположения компонентов плавкого затвора) позволяет исключить проникновение не только кислорода из воздуха в насыщающую смесь при разрежении внутри контейнера, но и воздуха в целом за счет образования двойного слоя плавкого затвора, а также обеспечить легкую разборку контейнера.

Формула изобретения

1. Плавкий затвор для герметизации контейнеров при химико-термической обработке, содержащий натрийсиликатное стекло, отработанный карбюризатор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит жидкое стекло и огнеупорную глину при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Натрийсиликатное стекло - 40 - 50
Отработанный карбюризатор - 10 - 20
Жидкое стекло - 15 - 20
Огнеупорная глина - Остальное
2. Способ герметизации контейнеров для химико-термической обработки с использованием плавкого затвора, включающий послойное расположение компонентов плавкого затвора, отличающийся тем, что плавкий затвор имеет состав по п.1, а компоненты его располагают в следующей последовательности: отработанный карбюризатор, жидкое стекло, огнеупорная глина, натрийсиликатное стекло.

РИСУНКИ

Рисунок 1