Способ термодиффузионного цинкования стальных изделий

Авторы патента:

Мордынский Виталий Брониславович (RU)

C23C10/36 - с диффундированием только одного элемента

Владельцы патента RU 2539888:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки, Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН) (RU)

Изобретение относится к способу термодиффузионного цинкования стальных изделий. Проводят подготовку состава для термодиффузионного цинкования, содержащего порошок цинка, инертный наполнитель и активатор, и обработку в упомянутом составе стальных изделий путем нагрева при температуре 420ºС. Подготовку состава для термодиффузионного цинкования осуществляют путем добавления в состав, содержащий 25-75 вес.% порошка цинка и 75-25% инертного наполнителя, в качестве активатора - 0,5-0,8% тетрахлорметана от весового содержания порошка цинка, а нагрев при обработке стальных изделий в упомянутом составе проводят в течение 90 минут. Обеспечивается повышение насыщающей способности состава. 1 пр.

Изобретение относится к способам создания на поверхностях стальных деталей и изделий защитных покрытий, обладающих высокой коррозионной стойкостью в условиях атмосферы, а также в сероводородсодержащих и водных средах. Может быть использовано в процессах химико-термической обработки, в частности, при термодиффузионном цинковании стальных деталей в машиностроительной, металлургической, химической и других отраслях промышленности для повышения ресурса деталей и узлов основного и вспомогательного оборудования.

Известен состав для получения диффузионного цинкового покрытия указанных поверхностей, содержащий 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.160-169). В качестве металлического порошка может быть использован цинк, а в качестве инертного наполнителя - оксид кремния, оксид алюминия и т.д.

Недостатком данного состава является низкая насыщающая способность и необходимость дополнительной обработки цинкового покрытия пассиваторами во избежание появления в процессе хранения и эксплуатации «белой ржавчины».

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является состав, включающий цинковый порошок 25-75%, в качестве активатора - хлористый аммоний или хлористый цинк в количестве 1-2% от веса цинкового порошка и остальное - инертный наполнитель. (Цинкование. Справочник // Под ред. Е.В. Проскуркина. - М.: Металлургия, 1988, с.404).

Недостатком данного состава является то, что при повышении насыщающей способности состава значительно увеличивается окисляемость цинка, что сокращает период использования составов, делает их более жаростойкими и требующими применения более высоких температур обработки. Недостатком данного состава является его низкая насыщающая способность. Например, для получения диффузионного цинкового покрытия толщиной 110 мкм на низкоуглеродистой стали необходимое время изотермической выдержки при температуре 500°C составляет 2 часа.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в устранении указанных недостатков, а именно в замене активатора на тетрохлорметан. При нагреве это соединение разлагается углерод и хлор. Углерод в дальнейшем вступает в реакцию с кислородом атмосферы и восстанавливает оксиды на поверхности деталей. Атомы свободного хлора реагируют с цинком, образуя летучие хлориды цинка, которые затем вступают в обменные реакции, в результате которых цинк из летучих соединений переходит в покрытия на поверхности деталей. За счет этого появляется возможность получения покрытий заданной толщины на всех поверхностях деталей, упрощается технологический процесс и время обработки изделий.

Технический результат обеспечивается способом термодиффузионного цинкования стальных изделий, который включает подготовку состава для термодиффузионного цинкования, содержащего порошок цинка, инертный наполнитель и активатор, и обработку в упомянутом составе стальных изделий путем нагрева при температуре 420^оС. Подготовку состава для термодиффузионного цинкования осуществляют путем добавления в состав, содержащий 25-75 вес.% порошка цинка и 75-25% инертного наполнителя, в качестве активатора - 0,5-0,8% тетрахлорметана от весового содержания порошка цинка, а нагрев при обработке стальных изделий в упомянутом составе проводят в течение 90 минут.

Пример конкретного применения.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава для диффузионного оцинкования были подготовлены два состава, содержащие 50% цинка и 50% инертного наполнителя с различными активаторами. В одном варианте (прототип) в качестве активатора использовался хлористый аммоний в количестве 2% от веса цинкового порошка, а во втором варианте в качестве активатора использовался тетрохлорметан в количестве 0,5% от веса цинка. Диффузионное оцинкование обоих вариантов проводилось при температуре 420°C в течение 90 минут, в качестве образцов использовались полосы из стали 3 размером 5×25×100 мм. Толщина покрытий после обработки в составе, выбранном в качестве прототипа, составила 35-40 мкм, а толщина покрытий на образцах, оцинкованных в заявляемом составе, достигала 42-47 мкм.

Образцы с покрытиями подвергались испытаниям на коррозионную стойкость в соляном тумане в течение 240 часов по времени до уменьшения массы на допустимую (заданную) величину (ГОСТ 9.908-85. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости), в результате которых коррозионная стойкость образцов, оцинкованных по заявляемому варианту, на 7-10% выше прототипа. Измерения потенциала по отношению к хлорсеребрянному электроду(ХСЭ) показали, что предлагаемый вариант на 18% повышает электроотрицательность цинкового покрытия. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о более высоких защитных свойствах заявляемого варианта.

Способ термодиффузионного цинкования стальных изделий, включающий подготовку состава для термодиффузионного цинкования, содержащего порошок цинка, инертный наполнитель и активатор, и обработку в упомянутом составе стальных изделий путем нагрева при температуре 420^оС, отличающийся тем, что подготовку состава для термодиффузионного цинкования осуществляют путем добавления в состав, содержащий 25-75 вес.% порошка цинка и 75-25% инертного наполнителя, в качестве активатора 0,5-0,8% тетрахлорметана от весового содержания порошка цинка, а нагрев при обработке стальных изделий в упомянутом составе проводят в течение 90 минут.

Изобретение относится к антикоррозионной обработке металлических изделий, а именно к нанесению цинкового покрытия на изделия из ферромагнитных материалов путем термодиффузионного цинкования и к установке, используемой для его осуществления.

Способ термодиффузионного цинкования изделий из ферромагнитных материалов // 2527593

Изобретение относится к антикоррозионной обработке изделий, в частности к способу термодиффузионного цинкования изделий из ферромагнитных материалов, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения, а также других отраслях промышленности.

Способ нанесения термодиффузионного цинкового покрытия и муфта с термодиффузионным цинковым покрытием // 2507300

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных изделий с резьбовыми поверхностями, а именно к способу нанесения термодиффузионного цинкового покрытия на стальные изделия.

Способ нанесения антикоррозионного покрытия на металлические изделия путем термодиффузионного цинкования // 2500833

Изобретение относится к химико-термической обработке металлических изделий, в частности к диффузионному цинкованию, и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной, авиационной и других отраслях промышленности.

Способ диффузионного титанирования изделий из чугуна // 2493289

Изобретение относится к металлургии, а именно к диффузионному титанированию металлов, в частности к диффузионному титанированию чугуна, и может быть использовано в машиностроении.

Способ диффузионного цинкования поверхности металлических изделий // 2451109

Изобретение относится к химико-термической обработке металлических деталей и может быть использовано в электроэнергетике и других областях народного хозяйства для повышения их коррозионной стойкости.

Способ нанесения цинкового покрытия и установка для его осуществления // 2424351

Изобретение относится к антикоррозионной обработке металлических изделий, в частности к нанесению цинкового покрытия на изделия из ферромагнитных материалов путем термодиффузионного цинкования и к установке, используемой для его осуществления.

Способ цинкования стальных деталей // 2401320

Изобретение относится к созданию на поверхности стальных деталей защитных покрытий и может быть использовано в машиностроительной, металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Способ диффузионного цинкования металлических деталей // 2386723

Изобретение относится к области технологий нанесения защитных антикоррозионных покрытий. .

Модифицированный порошок цинка для термодиффузионного цинкования, способ нанесения покрытия и муфта с термодиффузионным цинковым покрытием // 2383413

Изобретение относится к обработке металлических изделий, придающей им улучшенные эксплуатационные свойства, в частности к процессу термодиффузионного цинкования.

Способ термодиффузионного цинкования // 2557045

Изобретение относится к химико-термической обработке, может быть использовано в нефте-газодобывающей промышленности для повышения коррозионной стойкости муфт насосно-компрессорных труб. Способ термодиффузионного цинкования стальных деталей включает загрузку в герметичный вращающийся реактор стальных деталей и насыщающей смеси, состоящей из инертного носителя, активатора и от 30 до 60 мас.% высокодисперсного порошка цинка в количестве к весу загружаемых деталей, нагрев реактора с деталями и насыщающей смесью, выдержку при 360-380°С в инертной атмосфере и последующее охлаждение до температуры 20-36°С. Используют высокодисперсный порошок цинка крупностью 4-60 мкм в количестве 0,05-0,18 кг на 1 м2 покрываемой поверхности стальных деталей. Насыщающую смесь загружают в реактор от 40 до 100 мас.% к весу деталей, а инертный носитель используют крупностью 60-140 мкм. Обеспечивается безотходный способ термодиффузионного цинкования с одновременным удешевлением.

Герметичная капсула для термодиффузионного цинкования металлических изделий // 2558816

Изобретение относится к области нанесения защитных антикоррозионных покрытий, а именно к герметичной капсуле для термодиффузионного цинкования металлических изделий, имеющих ступенчатую конфигурацию c максимальным и минимальным диаметрами ступеней. Упомянутая капсула выполнена с возможностью вращения и имеет крышку, при этом она снабжена размещенным в ней по меньшей мере одним контейнером, который снабжен по меньшей мере одной кассетой, длина которой в осевом направлении соответствует длине внутренней полости капсулы. Кассета включает не менее двух концевых секций и промежуточные секции, причем расстояние между концевыми секциями соответствует осевым размерам обрабатываемых деталей. Кассета содержит горизонтальные направляющие, расстояние между которыми соответствует минимальному диаметру участков обрабатываемых изделий, а толщина превышает на 3-5 мм половину разности максимального и минимального диаметров ступеней деталей. Горизонтальные направляющие снабжены установленными вертикально фиксаторами, ширина которых на 3-5 мм превышает половину разности максимального и минимального диаметров ступеней обрабатываемых деталей. Фиксаторы закреплены с возможностью их удаления при снаряжении кассеты для подготовки изделий к цинкованию, а горизонтальные направляющие кассеты стянуты резиновыми соединениями, обеспечивающими неизменность их взаимного расположения в процессе вращения капсулы. Горизонтальные направляющие установлены так, что их продольные оси расположены параллельно плоскости разъема капсулы и вписаны в окружность, диаметр которой равен внутреннему диаметру капсулы. Расстояние между горизонтальными направляющими кассеты установлено из условия, чтобы упругие поперечные деформации обрабатываемых изделий, возникающие под действием их собственного веса, не превышали 3-5 мм. Обеспечивается фиксация обрабатываемых деталей относительно друг друга и относительно корпуса, а также создание равномерной защитной цинковой пленки при произвольных продольных размерах обрабатываемых изделий и их ступенчатой конфигурации. 5 ил.

Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов и способ термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов // 2559386

Группа изобретений относится к химико-термической обработке поверхности изделий из магниевых сплавов. Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования включает цинковый порошок, волластонит в качестве инертного наполнителя, средняя масса частиц которого равна средней массе частиц цинкового порошка, и активатор в виде смеси фторида бария, фторида магния, фторида кальция, фторида калия, фторида натрия и фторида лития. Способ термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов включает обработку изделий в контейнере с указанной порошковой смесью при температуре 370-380°С в течение 60 минут. Обеспечивается получение качественного цинкового покрытия с высокими коррозионными свойствами. 2 н.п. ф-лы, 4 табл., 8 пр.

Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов, способ термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов // 2559391

Изобретение относится к области химико-термической обработки изделий из алюминиевых сплавов путем термодиффузионного цинкования. Порошковая смесь содержит следующие компоненты, мас. %: инертный наполнитель 55-60, активатор 3-5, порошок цинка остальное, при этом в качестве активатора используют смесь следующих компонентов, мас.%: фторид натрия 12-15, хлорид лития 20-25, хлорид аммония 10-15, хлорид цинка 12-14, хлорид калия - остальное. Способ включает предварительную обработку поверхности изделий дробью с дисперсностью 0,3-0,4 мм из аустенитной или аустенитно-ферритной стали, загрузку изделий и насыщающей порошковой смеси в предварительно нагретый до 100-120°C контейнер, загрузку контейнера в предварительно разогретую до 100-120°C печь, обработку изделий при температуре 420-430°C в течение 1 часа при постоянном вращении контейнера со скоростью 1-2 об/мин и постоянном давлении внутри контейнера 1,8-2,2 атм, охлаждение печи до 100-120°C, извлечение изделий из контейнера, охлаждение изделий в воде и их обработку в виброустановке керамическими чипсами с пассивирующим раствором. Обеспечивается качественное коррозионно-стойкое диффузионное цинковое покрытие на изделиях из алюминиевых сплавов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 8 табл., 15 пр.

Способ получения покрытий на изделиях из низко- и высоколегированных сталей, цветных металлов или их сплавов методом термодиффузионного цинкования // 2570856

Изобретение относится к области получения защитных металлических покрытий на изделиях из стали, цветных металлов и их сплавов, нанесенных термодиффузионным методом. Способ получения покрытия на изделиях из низко- или высоколегированных сталей, или цветных металлов, или их сплавов термодиффузионным методом включает следующие последовательно осуществляемые стадии: загрузку обрабатываемых изделий в постоянно вращающийся контейнер с одновременно насыщающейся порошковой смесью на основе цинкового порошка с примесью оксида цинка в виде образующегося по всему объему контейнера пылевого облака из указанной порошковой смеси, за счет трибостатического эффекта равномерное осаждение насыщающей порошковой смеси на всю поверхность изделия, при этом вышеуказанные загрузку и осаждение проводят в течение не более 15 минут при скорости вращения контейнера 7 об/мин - 10 об/мин, нагревание контейнера с изделием в диапазоне температур от 250°C до 500°C при скорости нагрева 5°C/мин - 10°C/мин и скорости вращения контейнера 5 об/мин - 8 об/мин при длительности стадии нагрева не более 50 мин, выдержку не менее 5 мин при указанных температурных режимах и при скорости вращения контейнера 2 об/мин - 6 об/мин и принудительное охлаждение контейнера с изделием при увеличении скорости вращения контейнера до 7 об/мин - 10 об/мин и скорости снижения температуры 5°C/мин - 10°C/мин и при длительности стадии охлаждения не менее 60 мин с обеспечением получения покрытия с толщиной антикоррозийного слоя от 1.5 до 16.0 мкм, регулируемой длительностью осуществления стадии (г) и (д). Обеспечивается получение на поверхности обрабатываемых изделий однородного по всей поверхности покрытия, имеющего хорошие эксплуатационные свойства, которые не нарушаются также при хранении и транспортировке изделий. 7 з.п. ф-лы, 5 пр.

Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов, способ ее изготовления и способ термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов // 2574153

Изобретение относится к химико-термической обработке поверхностей из алюминиевых сплавов путем термодиффузионного цинкования в порошковых смесях для повышения коррозионных свойств изделий. Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов содержит порошок цинка, инертный наполнитель и в качестве активатора - смесь следующих компонентов, в мас.%: фторид натрия 12-15, хлорид лития 20-25, хлорид аммония 10-15, хлорид цинка 12-14, хлорид калия - остальное, при следующем соотношении компонентов состава, в мас. %: инертный наполнитель17-22, активатор 6-8, цинковый порошок остальное. Способ изготовления порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов включает просушивание смеси инертного наполнителя и активатора при температуре 60-70°C в течение 1,5-2,0 часов, перемешивание всех компонентов в герметичном вращающемся контейнере при температуре 60-70°C до содержания влаги не более 1%. Способ термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов включает термообработку изделий порошковой смесью в герметичном вращающемся контейнере, охлаждение и последующую обработку. Термообработку изделий упомянутой порошковой смесью проводят в герметичном вращающемся контейнере, помещенном в печь при температуре 300-450 0С в течение 60 минут. Обеспечивается качественное цинковое покрытие с высокими коррозионными свойствами и расширяется ассортимент обрабатываемых изделий. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 6 табл., 1 пр.

Установка диффузионного цинкования металлических деталей // 2591919

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.

Способ диффузионного цинкования металлических деталей // 2593252

Изобретение относится к области металлургии, а именно к химико-термической обработке металлических деталей, и может быть использовано для защиты металлических деталей от коррозии. Способ диффузионного цинкования металлических деталей включает предварительную подготовку поверхности деталей и нанесение слоя защитного покрытия методом диффузионного цинкования в вакууме. Цинковый слой наносят в среде инертного газа, причем перед нанесением цинкового покрытия на подготовленную поверхность металлических изделий гальваническим методом наносят подслой из никеля толщиной не более 3-5 мкм, а после нанесения упомянутого цинкового слоя осуществляют охлаждение металлических изделий в среде инертного газа. Обеспечивается снижение необходимой эффективной толщины защитного покрытия за счет повышения степени антикоррозионной защиты покрытия, снижения риска наводораживания покрытия при эксплуатации изделий в условиях воздействия агрессивного фактора среды за счет снижения пористости пленки. 2 ил., 1 табл., 2 пр.

Способ термодиффузионного цинкования // 2595075

Изобретение относится к химико-термической обработке термодиффузионным цинкованием стальных деталей, а именно муфт для обсадных и насосно-компрессорных труб. Осуществляют загрузку в герметичный вращающийся реактор стальных деталей и насыщающей смеси, состоящей из инертного носителя, цинкового порошка и активатора, нагрев и выдержку при температуре 360-380°C в инертной атмосфере. Стальные детали загружают в трубы многотрубного реактора с радиальным расположением труб и ориентируют детали в каждой трубе реактора в осевом направлении. Диаметр трубы многотрубного реактора больше диаметра стальной детали на 10%. Обеспечивается коррозионная стойкость стальных деталей, повышение эксплуатационных характеристик стальных деталей и увеличение количества циклов свинчивания-развинчивания резьбовых соединений. 1 з.п. ф-лы.

Способ формирования защитного покрытия // 2597460

Предлагаемое изобретение относится к антикоррозионной обработке, в частности к термодиффузионному цинкованию изделий из ферромагнитных материалов, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения и в других отраслях промышленности, где требуется защита металлических изделий от коррозии и старения. Способ формирования защитного покрытия на изделиях из ферромагнитных материалов путем термодиффузионного цинкования в электронагревательной установке, выполненной в виде индуктора, включает загрузку в реторту изделий и насыщающей порошковой цинксодержащей смеси, размещение реторты внутри индуктора и нагрев изделий, контактирующих с насыщающей цинксодержащей смесью, до образования защитного покрытия требуемой толщины, а также последующую выгрузку и охлаждение оцинкованных изделий. Упомянутую реторту с изделиями и насыщающей порошковой цинксодержащей смесью размещают в высокоомном индукторе, а нагрев изделий осуществляют в две стадии до заданного значения температуры для каждой из них, измеряемой вблизи витков спирали индуктора. На первой стадии проводят нагрев до температуры 280-300°С, а на второй стадии - до температуры 520-650°С при импульсном модулирующем управляющем воздействии на питающий ток индуктора со скважностью импульсов 1,5-5,0 при суммарной длительности импульса и паузы, составляющей от 2 до 3 минут. Обеспечивается формирование в структуре цинкуемого металлического изделия мелкозернистого однородного по толщине, а также по фазовому и химическому составу интерметаллидного слоя требуемой толщины, служащего высококачественным защитным покрытием, обладающим необходимой прочностью и коррозионной стойкостью в условиях действия агрессивных сред. 5 ил., 1 пр.