Установка диффузионного цинкования металлических деталей

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.

 

Предлагаемое устройство относится к области технологий и устройств для нанесения защитных антикоррозионных покрытий и может быть использована для коррозионно-защитной обработки прецизионных деталей крепежа для авиационной, автомобильной, космической техники и машиностроения.

По технической сущности наиболее близкой к заявляемой является установка (свидетельство №13376 приоритет от 30.08.1999 «Установка для диффузионного цинкования металлических деталей», МПК С23С 10/28, опубл. 10.04.2000, БИ №10), содержащая рабочую камеру с горловиной для загрузки деталей, перекрытой крышкой, систему нагрева рабочей камеры, питательный бункер с шихтой, загрузочную емкость с металлическими деталями, рабочая камера подключена к вибросистеме с возможностью передачи вибрации по всему объему камеры, крышка камеры выполнена составной из двух деталей, одна из которых, находящаяся снаружи камеры, герметично перекрывает горловину, а другая закреплена на первой с возможностью перемещения ко дну рабочей камеры в качестве уплотняющего элемента и совпадает по контуру с поперечным сечением камеры, при этом установка дополнительно соединена с системой вакуумирования и источником инертной среды, преимущественно инертного газа, который подключен к рабочей камере через регулирующий элемент.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции (наличие составной крышки, вибросистемы и т.д.), значительная длительность процесса из-за использования печи сопротивления, необходимость уплотнения смеси для обеспечения контакта по всей поверхности покрываемых деталей, наличие градиента температуры при нагреве цинковой смеси, низкий коэффициент полезного действия установки.

Задачей авторов изобретения является разработка установки для диффузионного цинкования, обеспечивающей получение ультратонких равномерных покрытий на сложнопрофильных прецизионных деталях мелкого крепежа, высокого качества покрытия.

Технические результаты, на достижение которых направлено заявляемое изобретение, заключаются в обеспечении условий получения ультратонких равномерных покрытий на сложнопрофильных прецизионных деталях мелкого крепежа, улучшения качества покрытия, упрощения конструкции, уменьшения времени проведения одного цикла процесса.

Данные технические результаты достигаются тем, что в установке для диффузионного цинкования металлических деталей, содержащей, по крайней мере, одну рабочую камеру с горловиной для загрузки деталей, перекрытой крышкой, систему нагрева рабочей камеры, питательный бункер с шихтой, загрузочную емкость с металлическими деталями, при этом каждая рабочая камера подключена через регулирующий орган к источнику инертной среды, новым является то, что 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 рабочая камера для размещения металлических деталей, предназначенных для получения на них защитного цинкового покрытия, дополнительно система индукционного нагрева расположена между, с одной стороны, ванной с электролитом для гальванического нанесения металлического подслоя металла из группы переходных металлов периодической системы элементов, а с другой - с ванной для обработки покрытых защитным цинковым слоем металлических деталей в фосфорсодержащем электролите, которые объединены в единую технологическую линию.

Применение системы нагрева рабочей камеры в виде индукционного блока позволяет исключить применение виброустановки и уплотняющего элемента, поэтому исключается необходимость выполнения крышки камеры сложной формы. Все это в совокупности приводит к упрощению конструкции. Также применение индукционного блока в качестве системы нагрева рабочей камеры позволяет уменьшить время проведения одного цикла процесса и исключить градиент температуры при нагреве цинковой смеси, что приводит к улучшению технологичности процесса и увеличению годных изделий

Установка для диффузионного цинкования металлических деталей (фиг. 1) содержит рабочую камеру 1 с горловиной для загрузки деталей, крышку рабочей камеры 2, обеспечивающую герметичность рабочей камеры, индукционный блок 3, источник 4 инертной среды.

Система нагрева выполнена в виде индукционного блока 3, формирующего нагрев токами с частотой 0,44-1 МГц до 300-400°C.

Индукционный блок 3 содержит индуктор 5, магнитопровод 6 и изолирующие прокладки 7.

Рабочая камера 1 снабжена горловиной для загрузки металлических деталей, перекрыта крышкой 2, регулируемыми элементами соединения с источником инертной среды 4, имеет систему нагрева рабочей камеры (индукционный блок 3), питательный бункер с шихтой, загрузочную емкость с металлическими деталями.

Рабочая камера 1 установлена в полости индукционного блока 3 и содержит загруженные перед установкой ее в индукционный блок 3 детали.

Рабочая камера 1 выполнена из нержавеющей стали любой марки.

В качестве индукционного блока 3 может быть использована любая промышленная, вновь разработанная установка для индукционного нагрева, обеспечивающая объем, достаточный для помещения внутрь одной или нескольких рабочих камер.

Дополнительно система индукционного нагрева 3 расположена между, с одной стороны, ванной с электролитом 8 для гальванического нанесения металлического подслоя металла из группы переходных металлов периодической системы элементов, а с другой - с ванной 9 для обработки покрытых защитным цинковым слоем металлических деталей в фосфорсодержащем электролите, которые объединены в единую технологическую линию (фиг. 2).

Установку для диффузионного цинкования металлических деталей с несколькими рабочими камерами 1 (фиг. 2) выполняют аналогично первому варианту реализации установки (фиг. 1).

Установка для диффузионного цинкования металлических деталей работает следующим образом.

Предварительно из питательного бункера (на фиг. 1, 2 не показан) шихту на основе порошкообразного цинка загружают в рабочую камеру 1.

После предварительной подготовки и очистки деталей их помещают в ванну 8 с электролитом для гальванического нанесения металлического подслоя металла из группы переходных металлов периодической системы элементов. Далее подготовленные металлические детали перемещают с позиции первоначальной обработки деталей в рабочую камеру 1. При этом возникает контакт частиц шихты с поверхностью металлических деталей. Рабочую камеру 1 через регулирующий орган (на фиг. 1 не показан) подключают к источнику инертной среды 4, задействуют систему подачи инертной среды внутрь камеры, после чего крышку 2 герметично закрывают и рабочую камеру 1 помещают в индукционный блок 3.

Экспериментально установлено, что только в условиях инертной среды возможно формирование равномерной диффузионной пленки цинкового покрытия.

Это является следствием снижения риска протекания процесса неконтролируемого окисления цинка в условиях предлагаемого устройства.

После заполнения рабочей камеры 1 инертной средой камеру 1 закрывают крышкой 2, обеспечивая тем самым сохранение инертной атмосферы в рабочей камере 1. По окончании процесса термообработки рабочую камеру 1 извлекают из полости индукционного блока 3. Затем рабочую камеру 1 открывают, извлекают детали с цинковым покрытием и помещают в ванну 9 для обработки покрытых защитным цинковым слоем металлических деталей в фосфорсодержащем электролите. Все эти конструкционные установки объединены в единую технологическую линию.

По аналогии такие же действия производят и с другими рабочими камерами.

После чего каждую рабочую камеру 1 помещают в индукционный блок 3, который обеспечивает разогрев цинковой смеси в рабочих камерах до требуемой температуры (плюс 300-400 C) в течение 1-2 минут (вместо 1-2 часов как в ближайшем аналоге), при этом градиент температур стремится к нулю. Рабочие камеры 1 с покрываемыми деталями выдерживают в течение расчетного времени, затем вынимают из индукционного блока 3 и охлаждают. После чего извлекают детали из рабочей камеры 1.

При необходимости проводят испытания на сплошность покрытия, на изгиб, коррозионную стойкость, измерение толщины покрытия.

Таким образом, при использовании предлагаемого устройства обеспечиваются условия получения ультратонких равномерных покрытий на сложнопрофильных прецизионных деталях мелкого крепежа, улучшения качества покрытия, упрощения конструкции, уменьшения времени проведения одного цикла процесса.

Возможность промышленной реализации предлагаемого устройства подтверждается следующими примерами.

Пример 1. В лабораторных условиях предлагаемая установка диффузионного цинкования опробована на опытном макете, собранном согласно изображенному на фиг. 1. В условиях данного примера на фиг. 1 представлен вариант реализации установки для диффузионного цинкования металлических деталей с одной рабочей камерой. Рабочая камера 2 с горловиной и крышкой 2, снабженными элементами герметизации, выполнены из стали марки СТ3, источник 4 инертной среды представляет собой баллон, заполненный жидким азотом в качестве инертной среды. В качестве покрываемых деталей рабочая камера 1 заполнена стальными деталями мелкого крепежа. Индукционный блок 3 представляет собой камеру с источником, формирующим нагрев камеры токами с частотой 0,44-1 МГц.

В рабочую камеру 1 с размещенной в ней шихтой на основе мелкодисперсного порошкообразного цинка, снабженную средствами нагрева и газовой магистралью, подключенной к источнику инертного газа 4 для подачи инертной среды в рабочую камеру, загружают детали, на поверхность которых предварительно нанесен подслой гальванического никеля в ванне 8 с электролитом для гальванического нанесения металлического покрытия. Затем на эти детали наносят диффузионное цинковое покрытие, при этом детали загружают непосредственно в рабочую камеру при полном погружении их в массу цинксодержащей шихты. После чего включают подачу инертного газа в рабочую камеру 1 и индукционный нагрев до 300°C.

В условиях предлагаемого испытания предлагаемого устройства происходит значительное (в 2-3 раза) сокращение времени процесса нанесения ультратонкого покрытия диффузионного цинка, качество покрытия существенно повышается за счет отсутствия градиента температур в цинковой смеси, кроме того, повышается коэффициент полезного действия установки за счет одновременного покрытия деталей в нескольких камерах.

Пример 2. На фиг. 2 представлен вариант реализации установки для диффузионного цинкования металлических деталей с несколькими (в данном случае - тремя) рабочими камерами 1.

Как это показали эксперименты, при реализации предлагаемого устройства обеспечиваются условия получения ультратонких равномерных покрытий на сложнопрофильных прецизионных деталях мелкого крепежа, улучшения качества покрытия, упрощения конструкции, уменьшения времени проведения одного цикла процесса.

Установка для диффузионного цинкования металлических деталей, содержащая, 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, загрузочную емкость с металлическими деталями, отличающаяся тем, что она 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, при этом 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, при этом упомянутый индукционный блок расположен между упомянутыми ваннами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химико-термической обработке поверхностей из алюминиевых сплавов путем термодиффузионного цинкования в порошковых смесях для повышения коррозионных свойств изделий.
Изобретение относится к области получения защитных металлических покрытий на изделиях из стали, цветных металлов и их сплавов, нанесенных термодиффузионным методом.

Изобретение относится к области химико-термической обработки изделий из алюминиевых сплавов путем термодиффузионного цинкования. Порошковая смесь содержит следующие компоненты, мас.

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.

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.
Изобретение относится к химико-термической обработке, может быть использовано в нефте-газодобывающей промышленности для повышения коррозионной стойкости муфт насосно-компрессорных труб.
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 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.

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.

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.
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 относится к области нанесения защитных металлических покрытий, а именно цинковых покрытий на стальные изделия в порошковых смесях термодиффузионным методом.

Изобретение относится к подшипнику скольжения и к способу изготовления такого подшипника. .
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.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в автомобилестроении, машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности. .

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, 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.

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.
Наверх