Порошкообразный состав для титанохромирования стальных и чугунных изделий

 

72) Авторы

И.И.Заец, И.Д.Зайцев, О.К.Якшина, Н.Ф.Першина, (54) ПОРОШКООБРАЗНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ТИТАНОХРОИИРОВАНИЯ

СТАЛЬНЫХ И ЧУГУННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к составам для химикотермической обработки металлов и может найти применение в химической промышленности для антикоррозионной защиты черных металлов (углеродистой стали, чугуна, 5 низколегированных сталей).

Известен состав jl f для титанохромирования черных металлов, содержащий порошкообразные двуокись титана окись хрома, алюминий, фтористый алюминий и окись алюминия при сле-, дующем соотношении компонентов, вес.X:

S5

Двуокись титана 10-15

Окись хрома 23-26

Алюминий 9-27

Фтористый алюминий 3-5

Окись алюминия Остальное

Известен также состав для титанохромирования черных металлов, содержащии в порошкообразном виде ти- тана, хром, окись алюминия, феро1 хром и иодистый аммоний при следующем соотношении компонентов, вес.У,:

Титан 3-20

Хром 40

Окись алюминия 8-25

Феррохром 30

Иодистй аммоний (, 2

Недостатком известных составов является низкая коррозионная и эрозионная стойкость черных металлов, защищенных известным составом, в концентрированных солевых средах, например в растворах поваренной соли.

Цель изобретения - повышение коррозионной и эрозионной стойкости черных металлов в концентрированных солевых средах.

Поставленная цель достигается тем, что состав для титанохромирования в порошковых смесях, содержащий титан, хром, окись алюминия и галогенид аммония, дополнительно содержит молибден и бор при следующем соотношении компонентов, вес,Л:

91277

51,5 — 64,0

17 5 — 24,0

15,0 — 21,25

Состав для титанохромирования получают путем приготовления механи ческой смеси, состоящей: из 7080 вес.Ж титана и 25-30 вес.% хрома. 35

От составленной титанохромовой смеси берут 75-80 вес. Ж (51,5-64 вес. Ж титана . и 17,5-24,0 вес.Ж хрома) и добавляют

Титан

Хром

Окись алюминия

Лммониевая соль галогенида 1,5 - 2,0

Молибден 0,75- 1,5

Бор ),О - 2,0

Дополнительное введение в состав молибдена позволяет повысить пассивирующую способность диффузионного 1ф слоя и исключить питтинговую корро- зию в концентрированных солевых средах, содержащих высокий процент хлоридов, при 55-104 . Введение бора, имеющего атомный диаметр 0,91 А и являющегося более сильным карбидообразующим элементом по сравнению с

° хромом, обеспечивает образование более спйошного и пластичного слоя (благодаря уплотнению диффузионного слоя и прилегающей к нему основы), что улучшает эрозионную стойкость метаплов.

Предложенное соотношение компонентов является оптимальным, поскольку только в указанных пределах достигается коррозионная и эрозионная,стойкость черных металлов в концентрированных солевых средах.

Выход за пределы в сторону уменьшения количества вводимых компонентов приводит к образованию точечной(пит« тинговой) коррозии покрытия в кон-. центрированных солевых средах при

55-104 С, выход за пределы в сторону о .увеличения может нарушить микрострукЭЗ туру диффузионного слоя, вследствие чего нарушаются сплошность и эластичность покрытия.

Исходные компоненты, входящие в предлагаемый состав, имеют следующие физические свойства: титан — металли ческий порошок темно-серого цвета; хром — металлический порошок серебристого цвета окись алюминия - поро1 е шок белого цвета, плотность 3,96 г/см

t „ 2050о; галогенид аммония — крис1:таплическое вещество белого цвета; молибден — металлический порошок светло-серого цвета; бор — металли-. ческий порошок черно-серого цвета.

2 к ней 0,75-1,5 вес.Ж молибдена, 1,02,0 вес.% бора, 15-21,25 вес.% окиси алюминия,1,5-2,0 вес.Ж хлорида аммония тщательно перемешивают.

Процесс диффузионного титанохромирования черных метаплов предложенным составом осуществляют в контейне-, рах при 1100-950 C. Продолжительность диффузионного насыщения зависит от требуемой глубины защитного слоя и составляет ?- 8 ч.

Пример I. .Берут 75 вес.% титана, 28 вес.% хрома и перемешивают. К 75% полученной титанохромовой смеси, содержащей 51,5 вес.X титана и 24,0 вес.% хрома, добавляют, вес.%: молибден 1,5, бор I, хло ристый аммоний 2 и окись алюминия

20 — и тщательно перемешивают. Затем состав переносят в герметически закрываницийся ящик (контейнер из нержавеющей стали). В состав помещают детали из чугунного литья и образцы -"свидетели" и ящик герметически закрывают, Затем яшик нагревают в камерной печи до 950-1000оС и выдерживают при этой температуре 8 ч.

После этого ящик с составом и чугунной деталью охлаждают на воздухе.

За указанное время на поверхности чугунной детапи получают диффузионный титанохромовый слой толщиной

0,10"0,12 мм.

Пример 2. 78 вес.Ж титана и 22 вес.% хрома перемешивают, К

80 вес.Ж полученной титанохромовой смеси, содержащей 62,4 вес.Ж титана и 17,6 вес.Ж хрома, добавляют

0,75 вес.X молибдена, 1 5 вес.Ж бора, 1 5 вес.Ж хлористого аммония и

16 ° 25 вес.Ж окиси алюминия. Компоненты перемешивают,и полученный состав переносят в герметически закрывающийся ящик (контейнер) из нержавеющей стали. В состав помещают детали из чугунного литья и образцы

"свидетели", и ящик герметически закрывают. Затем в камерной печи ящик нагревают до температуры 950оС1000 и выдерживают при этой температуре 4 ч. После этого ящик с составом и чугунной деталью охлаждают на воздухе. 3а указанное время на поверхности чугунной детали получают диффузионный титанохромовый слой толщиной от 0,05 до 0,07 мм.

Hp и м е р 3. Берут 76 вес.% титана и 24 вес.Ж хрома и перемешивают. К 79 вес.Ж полученной титанохдр"

12772 -- 6 охлаждают на воздухе. За укаэанное время на поверхности чугунных деталей получают диффузионный титанохромовый слой толщиной от 0,070 до

0,10 мм.

Образцы - свидетели", защищенные вместе с деталями, испытывались на коррозионную и эрозионную стойкость, 5 9 мовой смеси, содержащей 54,75 sec Л тй 1 ана и 20,25 вес.1 хрома, добавляют 1,5 вес.7 молибдена, 2,0 вес.й бора, 1,5 весЛ хлористого аммония и 20,00 вес.Ж окиси алюминия. Компоненты перемешивают и полученный состав переносят в герметически закрывающийся ящик иэ нержавеющей стали. В состав помещают детали из чугунного литья и образцы 2свидетели" и ящик герметически закрывают.. .Затем ящик нагревают в камерной печи до 950-1000 С и выдерживают при этой температуре б ч. После этого ящик с составом и чугунными деталями

Сравнительные„характеристики свойств покрытий, полученных при обработке углеродистой стали и чугуна предложенным и известным составамн для титанохромирования, приведены в табл 1 и 2 .

Таблица 1

Скорость коррозии, г/и ч

Условия испытания

Известный Известный (21 (1) 0,670 О, 750

0,001

0,001

0,001

NHyCP - 187 г/л

NaCP — 76,5 г/л йа СΠ— 56 г/л

0,003

I 400

1, 100

О, 004

0,002 температура 55оС NH3

Р - рНН4С3 — 174 г/л

NaCf — 80 г/л

0,970

0,001

l,080

0,001.

0,005

Таблица 2;

Состав

Характеристики

Предложенный по примерам

Известный!

2) \

Иикротвердость (Н,) ° г/мм

1200 1100

890

900

890

4-3 5-3

Нет

Нет

Нет (K Fe (CN) + NaC3 точки на 1 см NaCP(305-310 г/л) температура 20-25 С „

NaHC05 — 59 г/л

Na С0 — 39 г/л

Температура 98а С

Сплошность слоя, определяемая реактивом

Уоккера

Предложенный по примеру

) 2 (3

2772 8 целью повышения коррозионной и эрозионной стойкости деталей в концентрированных солевых средах, он дополнительно содержит молибден и бор прн следующем соотношении компонентов; вес.X ..

Титан 51,5 — 64,0

Хром 17,5 — 24,0

Окись алюминия 15,00- 21,25

1о Галогенид аммония 1,5 — 2,0

Молибден 0,75- 1,50

Бор 1 — 2

Формула изобретения 15

Порошкообраэный состав для титанохромирования стальных и чугунных изделий, содержащий титан, хром, окись алюминия и галогенид аммония, 2О отличающийся тем, что,с

Составитель Л.Бурлинова

Редактор Л.Веселовская Техред С.Мигунова Корректор С llle Map

Заказ 1322/36 Тираж 1049

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

7 91

Как видно из данных табл.1, скорость коррозии образцов, защищенных предложенным составом, составляет

0,001-0,005 г/м .ч, а скорость корQ розин образцов, защищенных известным составом f2), 0,67-1,4„г/м ч и сосЦ тавом 1Ц0,75-1,1 г/матч. Кроме того„ улучшается сплошность и пластичность покрытия, характеризуемая снижением микротвердости, что свидетельствует о,повышении эрозионной стойкости черных металлов.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 - 443941, кл. С 23 С 9/02, 1974.

2. Жаростойкие и теплостойкие покрытия. Труды 1У Всесоюзного совещания .по жаростойким покрытиям. Л., "Наука", 1 969, с. 173.