Способ термодиффузионного цинкования


 


Владельцы патента RU 2557045:

Общество с ограниченной ответственностью "Полимерпром" (RU)

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.

 

Изобретение относится к химико-термической обработке способом термодиффузионного цинкования муфт для обсадных и насосно-компрессорных труб в порошковых средах с целью защиты резьбы от коррозии в атмосферных условиях, агрессивных средах, повышения эксплуатационных характеристик деталей, увеличения количества циклов свинчивания-развинчивания.

Известен способ термодиффузионного цинкования стальных изделий в порошковых смесях, содержащих цинковую пыль в количестве 20 мас.% цинка и более и инертный наполнитель (песок, оксид алюминия, огнеупорная глина) - остальное. Детали вместе с цинковой пылью загружают в стальные заваренные или имеющие фланцы и асбестовые прокладки патроны и цинкуют при температуре 350-600°C. При использовании цинковой пыли без наполнителя термодиффузионное насыщение проводят при температуре 350-400°C, а при использовании цинковой пыли с оксидом алюминия - при температуре 500-600°C (Зильберфарб М.И., Приходько Л.Н. Диффузионное цинкование. Труды Всесоюзного научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения. - 1959, вып. 28, с. 95-123).

Недостатком известного способа является высокая стоимость процесса из-за использования в смеси большого количества дорогого цинка (20 мас.% и более). Кроме того, при использовании цинковой пыли, имеющей до 50 мас.% оксида цинка, снижается толщина получаемых покрытий. Кроме того, при температурах свыше 400°C происходит отпуск термически обработанных муфт, что приводит к снижению прочностных характеристик.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ термодиффузионного цинкования в порошковых смесях, содержащих цинковый порошок и инертные материалы (разбавители), например, оксид алюминия, кварцевый песок, шамот в количестве 25 мас.%. Возможно цинкование стали в порошковых смесях, содержащих 90 мас.% кварцевого песка, но при этом сильно уменьшается толщина покрытия. При использовании однородной смеси из цинкового порошка со средним диаметром части 100 мкм используют кварцевый песок с частицами диаметром 140 мкм, шамот - 150 мкм, оксид алюминия - 156 мкм. Порошковую смесь можно использовать многократно, однако, при этом снижается ее кроющая активность из-за частичного окисления порошка цинка. Для поддержания активности порошковой смеси в нее периодически добавляют новые порции цинкового порошка до 10 мас.% (Проскуркин Е.В., Попович В.А., Мороз А.Т. Цинкование. Справочник. - М.: "Металлургия", 1988, с. 403-406).

Недостатком известного способа является высокая стоимость процесса из-за применения в нем дорогой смеси, имеющей в своем составе от 10 до 75 мас.% дорогого порошка цинка, а при многократном использовании смеси уменьшается толщина покрытия.

Задачей настоящего изобретения является разработка безотходного способа термодиффузионного цинкования с одновременным удешевлением.

Для решения поставленной задачи в известном способе термодиффузионного цинкования, включающем загрузку в герметичный вращающийся реактор стальных деталей и насыщающей смеси, состоящей из инертного носителя, активатора, а также от 30 до 60 мас.% высоко дисперсного порошка цинка в количестве к весу загружаемых деталей, реактор с деталями и насыщающей смесью нагревают и выдерживают при 360-380°С в инертной атмосфере, затем охлаждают до температуры 20-36°С, при этом загружают высокодисперсный порошок цинка крупностью 4-60 мкм в количестве 0,05-0,18 кг на 1 м2 покрываемой поверхности стальных деталей.

Другой особенностью способа является то, что насыщающую смесь загружают в реактор от 40 до 100 мас.% к весу деталей.

Еще одной особенностью способа является то, что инертный носитель используют крупностью 60-140 мкм.

Способ осуществляют следующим образом.

В герметичный вращающийся реактор загружают стальные детали, подлежащие термодиффузному цинкованию, и насыщающую смесь, состоящую из инертного носителя, активатора и высокодисперсного порошка цинка, в количестве от 30 до 60 мас.% к весу загружаемых деталей, с учетом конфигурации изделия и его массы. Реактор закрывают крышкой с герметичным уплотнением. Реактор устанавливают во вращающуюся нагревательную установку, где осуществляют нагрев реактора с деталями и насыщающей смесью до температуры 360-380°С. После выхода на заданную температуру реактор с деталями и насыщающей смесью выдерживают при установленной температуре в течении 1-3 часов, в зависимости от необходимой толщины цинкового покрытия, а затем охлаждают до температуры 20-36°С. После завершения процесса термодиффузного цинкования реактор открывают, детали и смесь извлекают.

При загрузке следующих партий деталей каждый раз добавляют дополнительные порции высокодисперсного порошка цинка крупностью 4-60 мкм, необходимого для получения заданной толщины покрытия из расчета 0,05-0,18 кг на 1 м2 покрываемой поверхности, при этом количество инертного носителя остается постоянным. Таким образом, каждый раз цинк полностью расходуется на образование диффузионного слоя.

В качестве инертного носителя (разбавителя) используют абразивные негигроскопичные материалы, не вступающие в химическую реакцию с цинком и железом, крупностью 80-140 мкм. Такая дисперсность разбавителя является оптимальной для получения качественного покрытия резьбы муфт обсадных и насосно-компрессорных труб, при этом нет налипания цинкующей смеси на резьбовые участки деталей.

Если брать порошок цинка крупностью менее 25 мкм, его кроющая способность небольшая из-за увеличения оксидной пленки на поверхности цинкового порошка. Покрытие получается неравномерное и малой толщины. Чтобы инертный носитель не забивал резьбу на метизах, оптимальная крупность его берется 60-140 мкм. С увеличением крупности порошка носителя более 140 мкм процесс цинкования замедляется и даже совсем прекращается. Оптимальное количество носителя используется от 30 до 60 мас.% к весу загружаемых деталей, что позволяет получать равномерное покрытие по всей поверхности резьбы муфт обсадных и насосно-компрессорных труб. Если носителя в контейнере меньше 30%, то на резьбе могут появиться участки без цинкового покрытия. Увеличивать количество носителя более 100% к весу деталей нецелесообразно из-за удорожания процесса цинкования.

Экономическая эффективность и безотходность способа достигается тем, что содержание высокодисперсного порошка цинка в смеси, равное 0,10-0,20 кг на 1 м2 покрываемой поверхности деталей, соответствует получению необходимой толщины покрытия, а количество добавляемого высокодисперсного порошка цинка для цинкования каждой следующей партии резьбы муфт обсадных и насосно-компрессорных труб равно расходу его на заданную толщину покрытия. Таким образом, для нанесения цинкового покрытия на новую партию муфт используется свежий высокодисперсный порошок цинка, не снижается кроющая способность цинкующей смеси и нет отходов. Цинкующая смесь постоянно находится в работе, и не образуются отходы производства.

Покрытие по антикоррозионным свойствам не уступает другим способам термодиффузионного цинкования стальных деталей и выдерживает многократное свинчивание и развинчивание (более 50 циклов) муфт насосно-компрессорных труб.

Данное изобретение может быть использовано в нефте-газодобывающей промышленности для повышения коррозионной стойкости муфт насосно-компрессорных труб. Оцинкованная термодиффузным способом муфты позволят совершать более 50 спускоподъемных операций с насосно-компрессорными трубами, при этом свинчивание развинчивание резьбы проходит без потери герметичности и геометрических параметров профиля резьбы, а при проведении ремонтных и технологических работ на нефтегазодобывающих скважинах, также позволяют добиться сохранения способности легко отвинчиваться при подъеме труб даже после нескольких лет эксплуатации.

Способ термодиффузионного цинкования стальных деталей, включающий 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, отличающийся тем, что 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.



 

Похожие патенты:
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.

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.

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.

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

Изобретение относится к металлургии, а именно к диффузионному титанированию металлов, в частности к диффузионному титанированию чугуна, и может быть использовано в машиностроении.
Изобретение относится к химико-термической обработке металлических деталей и может быть использовано в электроэнергетике и других областях народного хозяйства для повышения их коррозионной стойкости.

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

Изобретение относится к области технологий нанесения защитных антикоррозионных покрытий. .

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.

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.

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.
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.

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.

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.
Наверх