Способ термодиффузионного нанесения покрытий на сложнопрофильные металлические изделия и технологическая линия термодиффузионного нанесения покрытий на сложнопрофильные металлические изделия
Авторы патента:
Изобретение относится к области металлургии, в частности к нанесению покрытий на сложнопрофильные металлические изделия путем химико-термической обработки их в порошковых насыщающих средах, и может быть использовано в автомобилестроении, машиностроении, строительстве и других отраслях промышленности. Способ включает очистку поверхности изделий, загрузку изделий в барабан, подачу насыщающей смеси в барабан и нанесение покрытия путем термодиффузионного насыщения с последующим охлаждением. Изделия подвергают обработке по меньшей мере в двух барабанах, при этом, когда в одном барабане изделия проходят подготовительную стадию с подачей насыщающей смеси в барабан и выдержкой под избыточным давлением, в другом - стадию нанесения покрытия ведут в устройстве термодиффузионного насыщения с реверсивным вращением барабана в вакууме при температуре насыщения с одновременной фильтрацией отходящих газов. Технологическая линия содержит устройства для захвата и переноса изделий, устройство диффузионного насыщения, включающее герметичный барабан реверсивного вращения с подогревом. Линия снабжена участком очистки, участком загрузки в барабан и насыщения поверхности под давлением, устройством термодиффузионного насыщения, снабженным кожухом-отражателем лучистой энергии, участком охлаждения барабана и участком разгрузки. Изобретение позволяет получить качественные покрытия на сложнопрофильных изделиях, а также снизить трудоемкость, энергоемкость и повысить экологичность процесса. 2 с. и 17 з.п.ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к нанесению покрытий на сложнопрофильные металлические изделия путем химико-термической обработки их в порошковых насыщающих средах, и может быть использовано в автомобилестроении, машиностроении, строительстве и других отраслях промышленности.
Наиболее близким аналогом предложенному способу является способ термодиффузионного нанесения покрытий на металлические изделия, включающий очистку изделий, загрузку партии изделий в барабан поворотной электрической печи, загрузку насыщающей смеси, герметизацию, нагревание до температуры 150-200oС, сброс давления, герметизацию и дальнейший нагрев до температуры свыше 300oС, выдержку и выгрузку изделий (см. RU 2139366 С1, МПК 7 С 23 С 10/36, опубл. 10.10.1999). Недостатками этого способа являются повышенная энергоемкость, недостаточное качество покрытия изделий вследствие отсутствия гарантированной сплошности и однородности покрытия. Наиболее близким аналогом предложенной технологической линии является технологическая линия термодиффузионного нанесения покрытий на длинномерные полые изделия, содержащая участок очистки, устройство для захвата и переноса изделий, устройство диффузионного насыщения, снабженного барабаном с возможностью реверсивного вращения, нагревания и герметизации, при этом устройство диффузионного насыщения выполнено с механизмом наклона относительно горизонтальной оси (см. RU 2023971 С1, МПК 7 С 23 С 10/28, опубл. 30.11.1994). Эта технологическая линия не позволяет обрабатывать одновременно несколько изделий, с ее помощью невозможно нанести покрытия на мелкие изделия, к ее недостаткам относятся также высокая энергоемкость и низкая эффективность. Задачей, решаемой предлагаемыми изобретениями, является создание эффективной, универсальной технологической линии, позволяющей наносить различные покрытия с высокими качественными характеристиками на сложнопрофильные изделия разной формы и размеров, а также снижение трудоемкости, энергоемкости, повышение экологичности процесса. Поставленная задача решается за счет того, что предложенный способ термодиффузионного нанесения покрытий на сложнопрофильные металлические изделия, включающий подготовительную стадию - очистку поверхности изделий, загрузку партии изделий в барабан, подачу насыщающей смеси в барабан и стадию нанесения покрытия путем термодиффузионного насыщения партии изделий и охлаждения, предполагает одновременно обрабатывать по меньшей мере две партии изделий по меньшей мере в двух барабанах, при этом в одном барабане проводят подготовительную стадию с подачей насыщающей смеси в барабан и выдержкой под избыточным давлением, а в другом - нанесение покрытия на партию изделий, прошедших подготовительную стадию, при этом термодиффузионное насыщение ведут в устройстве термодиффузионного насыщения с реверсивным вращением барабана в вакууме при температуре насыщения с одновременной фильтрацией отходящих газов. При этом в качестве сложнопрофильных металлических изделий используют длинномерные изделия, партию которых загружают в барабан, предварительно расположив изделия в ячейках стеллажа, предназначенных для ограничения их перемещения в барабане. Также в качестве сложнопрофильных металлических изделий можно использовать мелкие изделия, партию которых загружают в барабан насыпью. Сложнопрофильные металлические изделия могут быть изготовлены из стали или чугуна, а покрытия на них можно наносить цинкованием, или борированием, или алитированием. При этом наилучшие результаты достигают, если цинкование ведут в насыщающей смеси, состоящей из мелкодисперсного порошка оксида цинка и хлористого аммония в вакууме при давлении -0,2 ата и температуре 350o С в течение 60 мин; борирование ведут в вакууме при давлении -0,2 ата и температуре 380oС в течение 20 мин, а алитирование - в вакууме при давлении -0,2 ата и температуре 400oС в течение 120 мин. Согласно изобретению барабан выполнен с возможностью его герметизации и охлаждения. Поставленная задача решается также за счет того, что технологическая линия термодиффузионного нанесения покрытий на сложнопрофильные металлические изделия, содержащая устройства для захвата и переноса изделий, устройство диффузионного насыщения, снабженное барабаном, имеющим возможность реверсивного вращения, нагревания и герметизации, выполнена с возможностью одновременной обработки по меньшей мере двух партий изделий по меньшей мере в двух барабанах, дополнительно снабжена участком для очистки поверхности изделий, участком загрузки партии изделий в барабан и ее насыщения порошковой смесью под давлением, расположенными перед устройством термодиффузионного насыщения, участком охлаждения барабана и участком разгрузки, при этом устройство термодиффузионного насыщения снабжено станиной с электроприводом вращения барабана через легкоразъемную муфту, роликами, центрирующими и поддерживающими барабан, выполненный съемным, устройством подогрева барабана, раскрывающимся кожухом-отражателем лучистой энергии, трубопроводом отсоса паров из барабана, соединенным последовательно с фильтром и вакуумным насосом. Технологическая линия предназначена для нанесения покрытий на длинномерные изделия, которые предварительно расположены в ячейках стеллажа, служащих для ограничения перемещения изделий в барабане, при этом стеллаж выполнен разборным в виде перегородок с отверстиями круглой формы. Технологическая линия также предназначена для нанесения покрытий на мелкие изделия и выполнена с возможностью загрузки мелких изделий в барабан насыпью. Устройство термодиффузионного насыщения технологической линии имеет систему управления технологическими параметрами и контроля за ними в процессе нанесения покрытия. Изобретения могут быть проиллюстрированы следующими примерами. На фиг.1 показана схема технологической линии термодиффузионного нанесения покрытий на сложнопрофильные металлические изделия, на фиг.2 - устройство термодиффузионного насыщения, на фиг.3 - стеллаж для размещения в барабане длинномерных изделий. Технологическая линия содержит устройства для захвата и переноса изделий 1, участок очистки поверхности изделий 2, участок загрузки и насыщения порошковой смесью 3 партии изделий в барабан 4, устройство термодиффузионного насыщения 5, участок охлаждения 6 и участок разгрузки 7. Устройство термодиффузионного насыщения содержит раскрывающийся кожух-отражатель лучистой энергии 6, установленный на станине 7 с устройством подогрева барабана 8, трубопровод отсоса паров из барабана 9, соединенный последовательно с фильтром 10 и вакуумным насосом 11, а также электропривод вращения барабана 12 через легкоразъемную муфту 13 и ролики 14, центрирующие и поддерживающие барабан 4. Разборный стеллаж на состоит из перегородок 16 с отверстиями круглой формы 15 для установки в них изделий. Технологическая линия работает следующим образом. Обработке подвергают насосно-компрессорные трубы диаметром 73
7500 мм. На участке 2 химико-механической очистки трубы подвергают пескоструйной обработке для снятия ржавчины и окалины. На следующем участке 3 первую партию труб загружают в первый барабан 4 с помощью стеллажа и заполняют указанный барабан цинксодержащей насыщающей смесью из мелкодисперсного порошка оксида цинка и хлористого аммония и выдерживают в течение 30 мин при избыточном давлении 0,3 ати без подогрева. При обработке с избыточным давлением инициируется процесс активирования и насыщения цинком поверхностных слоев металла изделий, что интенсифицирует последующий процесс термодифузионного насыщения и приводит к повышению механических и коррозионных свойств покрытия при снижении энергозатрат. Одновременно во втором барабане в устройстве термодиффузионного насыщения 5 на другую партию предварительно очищенных и обработанных насыщающей смесью при избыточном давлении труб наносят термодиффузионное цинковое покрытие при абсолютном давлении -0,2 ата, температуре 350oС в течение 60 мин с последующим принудительным охлаждением в течение 40 минут и температуре 20oС. В течение процесса термодиффузионного насыщения ведут утилизацию пара из барабана через парозаборники и фильтры с помощью вакуумного насоса. После выгрузки второго барабана из устройства термодиффузионного насыщения 5 в него загружают первый барабан и подвергают трубы термодифузионному насыщению с параметрами режима, приведенными выше, контроль за которыми осуществляют автоматически. Для повышения технологичности процесса барабан выполнен съемным в местах его установки на ролики. В результате были получены партии насосно-компрессорных труб с термодиффузионным цинковым покрытием толщиной 50 мкм, при этом покрытие было сплошным и равномерным как снаружи, так и внутри труб. Дополнительная обработка для сопряжения размеров не требовалась. Испытания показали, что у труб, полученных предложенной технологией, многократно увеличилась возможность свинчивания и развинчивания, а также стойкость к другим механическим воздействиям, повысилась коррозионная стойкость изделий. Предложенная технология является универсальной, высокопроизводительной, экологически чистой, без вредных выбросов, не требует очистных и фильтрующих сооружений, а также высоких энергозатрат.Формула изобретения
1. Способ термодиффузионного нанесения покрытий на сложнопрофильные металлические изделия, включающий подготовительную стадию - очистку поверхности изделий, загрузку партии изделий в барабан, подачу насыщающей смеси в барабан и стадию нанесения покрытия путем термодиффузионного насыщения партии изделий и охлаждения, отличающийся тем, что обрабатывают одновременно по меньшей мере две партии изделий по меньшей мере в двух барабанах, при этом в одном барабане проводят подготовительную стадию с подачей насыщающей смеси в барабан и выдержкой под избыточным давлением, а в другом - нанесение покрытия на партию изделий, прошедших подготовительную стадию, при этом термодиффузионное насыщение ведут в устройстве термодиффузионного насыщения с реверсивным вращением барабана в вакууме при температуре насыщения с одновременной фильтрацией отходящих газов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сложнопрофильных металлических изделий используют длинномерные изделия. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что партию длинномерных изделий загружают в барабан, предварительно расположив изделия в ячейках стеллажа, предназначенных для ограничения их перемещения в барабане. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сложнопрофильных металлических изделий используют мелкие изделия. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что партию мелких изделий загружают в барабан насыпью. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сложнопрофильные металлические изделия изготовлены из стали или чугуна. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что покрытие наносят цинкованием, или борированием, или алитированием. 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что цинкование ведут в вакууме при давлении -0,2 ата и температуре 350oС в течение 60 мин. 9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что цинкование ведут в насыщающей смеси, состоящей из мелкодисперсного порошка оксида цинка и хлористого аммония. 10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что борирование ведут в вакууме при давлении -0,2 ата и температуре 380oС в течение 20 мин. 11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что алитирование ведут в вакууме при давлении -0,2 ата и температуре 400oС в течение 120 мин. 12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что барабан выполнен с возможностью его герметизации и охлаждения. 13. Технологическая линия термодиффузионного нанесения покрытий на сложнопрофильные металлические изделия, содержащая устройства для захвата и переноса изделий, устройство диффузионного насыщения, снабженное барабаном, имеющим возможность реверсивного вращения, нагревания и герметизации, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью одновременной обработки по меньшей мере двух партий изделий по меньшей мере в двух барабанах, дополнительно снабжена участком для очистки поверхности изделий, участком загрузки партии изделий в барабан и ее насыщения порошковой смесью под давлением, расположенными перед устройством термодиффузионного насыщения, участком охлаждения барабана и участком разгрузки, при этом устройство термодиффузионного насыщения снабжено станиной с электроприводом вращения барабана через легкоразъемную муфту, роликами, центрирующими и поддерживающими барабан, выполненный съемным, устройством подогрева барабана, раскрывающимся кожухом-отражателем лучистой энергии, трубопроводом отсоса паров из барабана, соединенным последовательно с фильтром и вакуумным насосом. 14. Технологическая линия по п. 13, отличающаяся тем, что она предназначена для нанесения покрытий на длинномерные изделия. 15. Технологическая линия по п. 14, отличающаяся тем, что она предназначена для обработки длинномерных изделий, предварительно расположенных в ячейках стеллажа, служащих для ограничения перемещения изделий в барабане. 16. Технологическая линия по п. 15, отличающаяся тем, что стеллаж выполнен разборным в виде перегородок с отверстиями круглой формы. 17. Технологическая линия по п. 13, отличающаяся тем, что предназначена для нанесения покрытий на мелкие изделия. 18. Технологическая линия по п. 17, отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью загрузки мелких изделий в барабан насыпью. 19. Технологическая линия по п. 13, отличающаяся тем, что устройство термодиффузионного насыщения имеет систему управления технологическими параметрами и контроля за ними в процессе нанесения покрытия.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение
Номер и год публикации бюллетеня: 4-2003
(73) Патентообладатель:ООО "РемЭнергоТон" (RU)
Договор № 15560 зарегистрирован 25.11.2002
Извещение опубликовано: 10.02.2003
NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение
Извещение опубликовано: 27.11.2006 БИ: 33/2006
MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 18.12.2008
Дата публикации: 27.12.2011
Похожие патенты:
Изобретение относится к химико-термической обработке поверхностей деталей путем термодиффузионного цинкования в порошковых цинксодержащих смесях для антикоррозиционной обработки изделий
Модифицированный порошок цинка // 2170643
Изобретение относится к химико-термической обработке металлических изделий, в частности к процессу термодиффузионного цинкования в порошковых средах
Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности, к процессам диффузионного восстановления изношенных изделий из бронз
Способ обработки изделий из алюминия // 2105827
Изобретение относится к черной металлургии и касается поверхностной обработки полуфабриката для прокатного передела для получения защитного слоя, способного сохранять его функциональные свойства в процессе прокатного передела и в готовом прокате
Технологическая линия диффузионного нанесения защитных покрытий на длинномерные полые изделия // 2023971
Изобретение относится к химико-термической обработке длинномерных металлических изделий, в частности к диффузионному цинкованию внутренней и наружной поверхностей труб диаметром 530 мм включительно, и может быть использовано при реконструкции действующих в строительстве новых участков диффузионного нанесения защитных покрытий на длинномерные полые изделия
Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов, и может быть использовано в различных областях машиностроения, например в автомобилестроении для обработки быстроизнашивающихся деталей
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
Способ модифицирования порошка цинка // 2009268
Изобретение относится к металлургии и найдет применение при диффузионном нанесение цинкового покрытия на металлические изделия, используемые в авиационной, приборостроительной, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в гидрометаллургии при цементационной очистке раствора сульфата цинка от кобальта и кадмия
Изобретение относится к устройствам для химико-термической обработки стальных изделий, в частности для термодиффузионного цинкования длинномерных изделий в порошковых средах, которое применяется для нанесения антикоррозионного покрытия
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в автомобилестроении, машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности
Изобретение относится к области горного дела, а именно к оборудованию для бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для соединения труб нефтяного сортамента, предназначенных для перекачки коррозионных и эррозионных сред
Подшипник скольжения, способ изготовления, а также применение такого подшипника скольжения // 2415314
Изобретение относится к подшипнику скольжения и к способу изготовления такого подшипника
Изобретение относится к области нанесения защитных металлических покрытий, а именно цинковых покрытий на стальные изделия в порошковых смесях термодиффузионным методом
Термодиффузионное цинковое покрытие // 2496909
Изобретение относится к защитным металлическим покрытиям. Термодиффузионное цинковое покрытие на поверхности стального изделия содержит последовательно расположенные железоцинковые слои альфа-, гамма- и дельта- фаз, причем на поверхности слоя дельта фазы покрытие содержит железоцинковый слой толщиной от 1 мкм до 20 мкм с орторомбической структурой и с содержанием железа 5-7 вес.%. Изобретение обеспечивает повышение коррозионной стойкости изделий. 1 табл.
Способ включает создание металлического слоя (2) с ферритообразующим элементом, по меньшей мере, на одной поверхности пластины (1), выполненной из Fe или сплава Fe, с превращением α-γ. Затем пластину (1) и металлический слой (2) нагревают до температуры A3 Fe или сплава Fe. При этом ферритообразующий элемент диффундирует в пластину (1) из основного металла с созданием области (1b) сплава с ферритной фазой. В ферритной фазе получают степень накопления плоскостей {200} 25% или более, а степень накопления плоскостей - {222} 40% или менее. Затем пластину (1) дополнительно нагревают до температуры, превышающей температуру A3 Fe или сплава Fe. При этом степень накопления плоскостей {200} повышается, а степень накопления плоскостей {222} понижается при одновременном сохранении в области (1b) сплава ферритной фазы. Техническим результатом изобретения является обеспечение высокой плотности магнитного потока в пластине. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил., 31 табл., 13 пр.
Изобретение относится к горячепрессованному элементу, полученному в результате прессования нагретой листовой стали, а именно к горячепрессованному элементу, использующемуся для деталей нижних частей кузова и каркасов атомобилей, а также к способу его получения. Горячепрессованный элемент из листовой стали с покрытием содержит в поверхностном слое листовой стали область диффундирования Ni и также содержит слой интерметаллического соединения и слой ZnО. Указанные слои именно в такой последовательности получают поверх области диффундирования Ni. Слой интерметаллического соединения соответствует γ-фазе, присутствующей на диаграмме фазового равновесия сплава Zn-Ni, при этом упомянутый слой имеет собственный потенциал погружения в водном насыщенном воздухом растворе NaCl с концентрацией 0,5 моль/л при 25±5°C в диапазоне от -600 до -360 мВ по отношению к стандартному водородному электроду. Горячепрессованный элемент с покрытием получают путем нагрева листовой стали с покрытием на основе Ni, которая содержит на своей поверхности слой покрытия из сплава Zn-Ni, содержащий 13 мас.% или более Ni, в температурном диапазоне от температуры перехода Ас3 до 1200°С с последующим горячим прессованием листовой стали. Горячепрессованный элемент может быть получен без образования окалины, при этом он в меньшей степени подвержен поступлению водорода в сталь в связи с коррозией и характеризуется улучшенной адгезией покрытия и коррозионной стойкостью после его нанесения. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл., 1 пр.
Обработка поверхности аморфных покрытий // 2533982
Изобретение относится к элементу конструкции нефтехимического оборудования, работающему при температуре 230-990оС и способу обработки поверхности этого элемента. Указанный элемент содержит исходную подложку из черного или цветного металла, или стали, диффузионный слой и слой аморфного металла. Диффузионный слой расположен на исходной подложке и имеет первую поверхность, контактирующую с упомянутой исходной подложкой, и вторую поверхность, противоположную первой поверхности. Диффузионный слой имеет отрицательный профиль градиента твердости, увеличивающейся от второй поверхности к первой поверхности, и сформирован путем обработки слоя аморфного металла, нанесенного на исходную подложку, достаточным количеством энергии для сплавления вместе по меньшей мере части слоя аморфного покрытия и, по меньшей мере, части исходной подложки. Указанный способ содержит стадии, на которых формируют упомянутые слои. Обеспечивается улучшение коррозионной стойкости, износостойкости, эрозионной стойкости, стойкости к абразивному износу и их комбинаций обрабатываемых поверхностей. 6 н. и 18 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл., 2 пр.
Изобретение относится к области технологий и устройств для нанесения защитных антикоррозионных покрытий, может быть использовано для коррозионно-защитной обработки прецизионных деталей крепежа для авиационной, автомобильной, космической техники и машиностроения. Установка для диффузионного цинкования металлических деталей содержит, по крайней мере, одну рабочую камеру с горловиной для загрузки металлических деталей, перекрытой крышкой, снабженную регулируемыми элементами соединения с источником инертной среды, систему нагрева рабочей камеры, питательный бункер с шихтой и загрузочную емкость с металлическими деталями. Упомянутая установка снабжена расположенными в единой технологической линии ванной с электролитом для гальванического нанесения металлического подслоя металла из группы переходных металлов периодической системы элементов и ванной для обработки покрытых защитным цинковым слоем металлических деталей в фосфорсодержащем электролите. Упомянутая система нагрева выполнена в виде индукционного блока, формирующего нагрев токами с частотой 0,44-1 МГц до 850-880°C, в который помещена, по крайней мере, одна упомянутая рабочая камера для размещения металлических деталей, предназначенных для получения на них защитного цинкового покрытия. Упомянутый индукционный блок расположен между вышеуказанными ваннами. Обеспечивается получение ультратонких равномерных покрытий на сложнопрофильных прецизионных деталях мелкого крепежа, а также улучшается качество покрытия, упрощается конструкция упомянутой установки и уменьшается время проведения одного цикла процесса. 2 ил., 2 пр.
