Способ низкотемпературного алитирования

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е ((((840189

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28. 06. 79 (2) ) 2788631/22-02 (61) М. Кл.

С 23 С 9/02 с присоединениеи заявки №

Гооударстванный комитет

СССР (23) Приоритет по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23 ° 06 ° 81. Бюллетень ¹ 23 (53) УДК 621.793. .6(088.8) Дата опубликования описания 30. 06. 81 (72) Авторы изобретения

Е.Г.Иванов и В.А.Выгряинов (7I ) Заявитель (54) СПОСОБ НИЗКОТЕИПЕРАТУРНОГО АЛИТИРОВАНИЯ

Изобретение относится к металлур- гии, в частности к химико-термической обработке сталей, и может быть использовано для придания коррозионной и эрозионной стойкости, жаростойкости стальным деталям энергетических машин, а также для повышения их прочности fll .

Известен способ низкотемпературного алитирования в порошковой смеси из алюминиевого порошка, окиси алюминия и треххлористого алюминия (2) .

Для проведейия алитирования необходимо взвесиФь и перемешать компоненты смеси, произвести обжиг сме15 си для удаления адсорбционной и кристаллизационной воды, загрузить контейнер в печь для проведения насыщения, выгрузить контейнер и охладить его, разгрузить контейнер и просеять порошковую смесь. В известном способе подготовки смеси перед алитированием влага, содержащаяся в компонентах смеси, не полкостью удаляется. Взаимодействие треххлористого алюминия с влагой в местах контакта с поверхностью детали приводит к появлению в отдельных местах покрытия черных пятен.

При использовании 1оовошковой смеси, содержащей 92-94 вес.Ж алюминия и 6-8 вес.Х треххлористого алюминия и ее соответствующей подготовки по известному способу, подобных прижогов нет, но покрытие получается неравномерное. В этом случае за счет большего количества хлоридов и"изотермической выдержки в температурном интервале 200-350 С влага удаляется, но оставшаяся оболочка от хлоридной фазы экранирует доставку алюминия к поверхности детали.

Иикрорельеф покрытия увеличивает шероховатость поверхности, что ведет к торможению воздушного потока на лопатках компрессора и повышению в связи с этим удельного расхода топлива ГТД до 1Х. Таким образом, 8401 наличие прижогов и неровностей в покрытии объясняется наличием частиц треххлористого алюминия в порошковой смеси.

Однако в известном способе низкотемпературного алитирования проведение процесса в открытых печах приводит к быстрому выходу из строя нагревателей, так как г азовая хлоридная среда, выделяющаяся из контейнера, разрушает их; при проведении процесса над нагревательной печью необходимо устанавливать мощную вытяжную вентиляцию, нри этом загрязняется атмосфера отходящими 15 газами и воздух в рабочем помещении; необходимо взвешивать и перемешивать компоненты смеси; после проведения процесса необходимо отобрать из смеси отработанные частицы галогенидов с помощью просеивания, иначе на покрытии образуются светлые участки, имеющие меньшую толщину слоя.

Цель изобретения — повышение качества защитных покрытий, уменьшение трудозатрат и улучшение условий труда.

Для достижения поставленной це— ли в способе, включающем загрузку в контейнер смеси из алюминиевого порошка и треххлористого алюминия, обжиг, выгрузку, загрузку в контейнер обожженной смеси и деталей, установку контейнера в печь, нагрев и алитирование, перед загрузкой контейнера проводят раздельное размещение алюминиевого порошка и треххлористого алюминия, а после установки контейнера в печь перед нагревом его герметизируют и продувают аргоном.

Загрузку контейнера осуществляют следующим образом. .На дно контейнера помещают капсулу, в которую загружают по объему треххлористый алюминии, а сверху на4S сыпают также по объему алюминиевый порошок, в который закладывают детали для насыщения. Заряженный таким образом контейнер закрывают крышкой..

Раздельное размещение треххлорисгого алюминия в капсуле и алюминиевого порошка позволяют исключить контакт частиц хлорида с деталью, в результате которого образуются не, покрытые точки на детали, и исключить 55 из процесса операции взвешивания компонентов смеси, их перемешивание до загрузки порошков в контейнер и

89 4. ! просеивание смеси после проведения процесса алитирования.

Кроме того, процесс алитироаания проводят в следующей последовательности. После загрузки контейнера в рабочую камеру печи и закрытия крышкой,, камеру продувают инертным газом в течение 5-10 мин. Перекрыв вход и выход инертного газа из камеры, включают нагрев печи. При нагреве давление в рабочей камере повышается до 1,5-3 ата. Повышение давления инертного газа тормозит выход хлоридной фазы из контейнера, а выходящие в небольшом количестве хлориды сублимируются на охлаждаемой части камеры.

Применение герметичной камеры и ее промывки инертным газом позволяет резко сократить количество треххлористого алюминия с 8 вес. . до

0,2 вес.%, необходимого для проведения процесса, и следовательно, отказаться от выброса вредных отходящих газов в атмосферу. Если при нагреве до температуры процесса давление в рабочей камере повышается до

1,5-3 избыточной атмосферы (в зависимости от оставшегося горячего объема камеры, не занятого контейнерами), то в процессе охлаждения давление снижается до атмосферного. Это исключает подсос воздуха в камеру из атмосферы и, следовательно, исключает окисление смеси и деталей в случае отключения подачи электроэнергии.

При проведении процесса в открытой печи во время изотермической выдержки давление хлоридной газовой фазы колеблется около атмосферного.

При включении печи давление поднимается, а при выключении снижается ниже атмосферного. В моменты выключения в контейнер засасывается воздух, и смесь окисляется и насыщается влагой. Для исключения этого необходимо либо в смесь вводить большой процент треххлористого алюминия (больше 5 ), чтобы создавать в контейнере повышенное давление, либо изолировать контейнер от контакта с воздушной атмосферой, что реализуется в предлагаемом способе.

Снижение количества треххлористого алюминия с 3-8 вес, до 0,2вес. . при использовании герметичной каме,ры и ее предварительной продувки

840189

15 в

1

Формула изобретения инертным газом не приводит к понижению скорости насьпцения алюминием.

Пример. Насьпцают 270 шт. стальных лопаток компрессора ГТД изделия "А", предварительно покрытых гальваническим хромом молоч ного цвета толщиной 3-7 мкм.

Для алитирования используют ранее обожженный алюминиевый порошок марки ПА4. Операции производят в следующей последовательности.

В капсулу объемом 75 см э насыпают хлорид, что составляет 60 rp.

В контейнер на капсулу насыпают обожженный алюминиевый порошок на высоту лопатки. В этот слой алюми— ниевого порошка вставляют 90 шт. предварительно обожженных лопаток.

Сверху лопаток насыпают новый слой

20 порошка; в которыи вставляют второи ряд лопаток (90 шт.). Затем устанавливают третий слой лопаток, сверху которых до отметки на внутренней стороне контейнера засыпают

25 алюминиевый порошок объемом 25 дм т.е, 30 кг. На алюминиевый порошок в контейнер помещают крьппку и контейнер помещают в рабочую камеру.

Рабочую камеру закрывают крьппкой

30 и в течение 6 мин промывают арго-ном из баллона, после чего выход и вход аргона перекрывают. Включают нагрев до 250 С и делают изотермическую выдержку в течение 2 ч, нагре продолжают до 500 С, выдержка состав ляет 2,5 ч и затем печь отключают.

Камеру после охлаждения до 400 С вынимают из печи и помещают в приямок с водой для быстрого охлаждения.

Через 1,5 ч камеру вскрывают, вынимают контейнер и разгружают его. Тем — . пература в контейнере составляет

35 С. Вынимают лопатки из контейнера и пересыпают алюминиевый порошок

45 для последующего использования. Алюминиевый порошок имеет свой цвет, без признаков окисления. Вскрывают капсулу и очищают ее от черных остатков хлоридов. Промывают в проточ50 ной.воде лопатки и подвергают внешнему контролю на качество покрытия.

Под микроскопом х80 поверхность алитированных лопаток с подслоем хрома чистая, беэ дефектов. Общая тол55 щина хромоалюмодиффуэионного покрытия

18-22 мкм. Лопатки с полученным покрытием отправлены на сборку компрессора ГТД.

После охлаждения печи до 300 С в нее вставляют другую заряженную контейнерами камеру и процесс повторяется.

В процессе алитирования из камеры не наблюдается выделение хлоридов, давление в камере при 500 С составР ляет 2,7 атм, а после охлаждения камеры снизилось до 1 атм.

Предлагаемый способ позволяет повысить.качество покрытия. В предлагаемом способе треххлористый алюминий отделен от контакта с насьпцающей поверхностью, укладывается на дно контейнера, поэтому. шероховатость получается такая же, как поверхность до алитирования.

Трудозатраты для получения покрытия по предлагаемому способу меньше на 30-40 по сравнению с известным, что достигается за счет исключения иэ способа взвешивания компонентов, их перемешивание и просеивание после процесса насыщения. Улучшаются условия труда и техника безопасности.

Применение камеры, кратковременной ее продувки аргоном перед нагревом уменьшает количество загружаемых на дио хлоридов с 1-8 вес. до 0,20,9 вес., что позволяет герметизировать камеру т.е. отказаться от выхода вреднь1х хлоридов в рабочее помещение и в атмосферу.

Кроме того, отказ от ряда операции взвенивания, перемешивания компонентов и просеивания смеси, значительно уменьшает запыленность рабочего места.

Способ низкотемпературного алитирования, включающий загрузку в контейнер алюминиевого порошка и треххлористого алюминия, обжиг, выгрузку, загрузку в контейнер обожженной смеси и деталей, установку контейнера в печь, нагрев и алитирование, отличающийся тем, что, с целью повьппения качества покрытия, сокращения трудозатрат и улучшения условий труда, проводят раздельную загрузку в контейнер алюминиевого порошка и треххлористого алюминия, а при установке контейнера в печь, перед нагревом его герметизируют и продувают аргоном.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

840189 !. Патент США - 37643?3, кл. 117-1072, 1973 °

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 707990, кл. С 23 С 9/02, 1977.

Составитель P.Êëûêoâà

Редактор М.Ликович Техред А. Ач Корректор И.Шароши

Заказ 4673 37 Тираж 1048 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретенийи открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП .,Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4