Состав для хромирования стальных изделий

(19) (1 14 9 4 С 23 С 10/ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 2-50,5-20,5-3Остально Хлористым лантанМеталлический йодЙодистый аммонийОкись алюминия ли ОСУДАРСТВЕНИЫЙ КОМИТЕТО изОБРетениям и ОТНРытиямРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Иосковский автомобильно-дорожный институт и Институт структурной макрокинетики АН СССР(54) СОСТАВ ДЛЯ ХРОК 1 РОВАНИЯ СТАЛЬНЫХИДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к химиктермической обработке металлов и Изобретение относится к химикотермической обработке, а именно ксоставам для хромирования, и можетбыть использовано в машиностроительпой, химической и других отрасляхпромьппленности для повышения эксплутационной стойкости деталей машин иинструмента.Цель изобретения - повышение насыщающей способности состава и увечение жаростойкости изделий.Состав для хромирования содержиокись хрома, алюминий, окись алюминия, хлористый лантан, а в качестактиватора - металлический йод и йдистий аммоний, при следующем соотношении компонентов, мас.Х:Окись хрома 23-30Алюминий 10-12 сплавов и может быть использовано вмашиностроении и химической промьппленности. Цель изобретения - повьпнение насыщающей способности и увеличение жаростойкости хромовых покрытий, Для этого в состав для хромиро"вания наряду с окисью хрома, алюминием, окисью алюминия дополнительновводят хлористый лантан, а в качестве активатора используют металлический йод и йодистый аммоний при следуннцем соотношении компонентов, мас.7.фокись хрома 23-30; алюминий 10-12;хлористый лантан 2-5; металлическиййод 0,5-2; йодистый аммоний 0,5-3;окись алюминия остальное. Такая обработка позволяет получить диффузионные слои толщиной до 90 мкм. 1 табл. еВведение хлористого лантана в смесь приводит к легированию хромового покрытия и повышению его жаростойкости. Нижнее значение (2 мас.7) определяет границу влияния элемента как легируюцей добавки, повышающей жаростойкость, а превьппение верхней границы (5 мас,Е) ведет к резкому ухудшению эксплуатационных свойств покрытия, его растрескиванию н осыпаПрименение в качестве активатораметаллического йода способствуетболее активному удалению с поверхнос 1520142ти металла окисных пленок и болееинтеггсивггогг доставки активных атомовхрома к поверхности обрабатываемогоизделия за счет газотранспортной ре 5акции переноса. Нижнее предельноезначение (0,5 мас,Е) весового количества металлического йода обеспечивает минимально необхрдимую концентрацию элементов газовой фазы, от которой зависит скорость образованияпокрытий. Превышение верхнего предела (2 ггас.%) приводит к тому, что всостав покрытия входит элемент носителя, отрицательно влияющий на егожаростойкость,Добавка йодистого аммония служитдлн формирования в составе газовойсреды йодистого водорода, необходимого для осуществления транспорта легирующего элемента в состав покрытия,что и определяет нижнюю границу(0,5 ыас.Х) влияния легирующего элемента на жаростойкость покрытия. Верхняя граница (3 мас.7.) определяется 25количеством аэотсодержащих газовыхсоединений, ведущих к образованиюнитридных фаз в покрытии, которыеснижают жаростойкость хромового пок-рытия.ЗОНижний предел содержания окисихрома (23 мас.Е) определяется минимальным количеством активных атомовхрома, необходимых для поддержаниявысокой насыщающей способности состава, Верхний предел содержания окисихрома (30 мас,Е) ограничен резким повышением температуры в результатепрохождения реакции алюмотермического восстановления, приводящим к спеканию смеси и резкому уменьшению насыщающей способности.Содержание алюминия (10-12 мас. )связано с массовым содержанием окисихрома и определяется полнотой глуби 45ны превращения алюмотермической реакции восстановления окиси хрома, являющейся поставщиком основного компонента покрытия.В качестве инертной добавки используют окись алюминия, добавляемую в исходную смесь до 1007. Цельювведения инертной добавки являетсяпредотвращение спекания шихты иее налипания на поверхность изделия.Перед использованием все коипоненты порошковой насыщающей средыпросушивают при 80-100 С и измельдчают. Реакционная смесь перед использованием перемешивается в барабанных смесителях, Обычно для этой цели используются барабаны емкостью 15-20 л. Смешивание проводится при скорости вращения барабана 60 об/мин в течение 30 мин, Одновременно со смешиванием происходит и измельчение некоторых компонентов. Для просеиванин компонентов смеси и готовых смесей используют гибрационное сито с электроприводом и набором сеток с размером ячеек от 2-3 до 0,2 0,3 мм.Первоначально в смесительный барабан засыпается окись алюминия, затем окись хрома, алюминий, хлористый лантан, йодистый аммоний, металлический йод, Такая последовательность необходима с целью исключения самопроизвольного возгорания смеси.П р и и е р. Процесс хромирования проводят в контейнерах из нержавеющей стали. Упаковка контейнера проводится в следующем порядке. На его дно помещают слой смеси толщиной 20-30 мм. Затем укладывают слой деталей так, что расстояние до стенок тигля составляет не менее 15-20 мм, а расстояние между деталями равно их толщине. Детали засыпают смесью.Расстояние между слоями деталей должно быть не менее 20 мм, а от верхнего кран до кромки тигля - не менее 20 1 М. Сверху в контейнер устанавливается жаростойкая трубка, через которую в смесь производится подача аргона. Подготовленные к насыщению контейнеры загружают в печь, разогретую до температуры процесса(950- 1100 С). Диффузионный слой формируется в момент прохождения реакции восстановления и после ее завершения во время. выдержки в течение 1 ч при температуре процесса. После окончания процесса тигель вынимают из печи и охлаждают на воздухе. Смесь вместе с обработанными деталями высыпают на поддон. Отделение смеси от поверхности деталей не представляет затруднений. Размер тиглей выбирается исходя из размеров обрабатываемых деталей и рабочего пространства печи, Скорость подачи аргона составляет 0,2-0,3 л/мин.Измерение толщины хромированного слоя производится на образцах-свидетелях, помещаемых совместно с обраба." тываемыми деталями, на приборе 1 КТ-З.15201 Оценку жаростойкости проводятгравиметрическим методом по приростумассы, отнесенной к единице исходнойплощади поверхности образца К 10.Испытания проводят при Т=1100 С втечение 30 ч. Проводят хромирование стали У 8 при 1100 С в течениеч известным и предлагаемым составами. Сравнительные данные приведены в таблице. Компоненты. насыщающей среды, мас.% Время Толщина Приростмассы,г/м Состав насы- покрыЕаС 1 з ИН 1 А 1 О щения, тия,ч мкм СгО А 1 А 1 Рз 1 58,8 Известный Предлагаемый1234 57 2 4 27 23 10 - 0,5 2 0,5 64 25 11 - 1 359 27 12 - 1,5 4 2 53,5 30 12 - 2 5 3 48 9,86 8,12 7,04 6,15 1 50 1 60 1 70 1 90 5б"% Запредельные составы. Составитель Л,БурлиноваТехред Л.Сердюкова Корректор А,Обручар Редактор.Дербак Заказ 6727/31 Тираж 942 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,10 Из таблицы видно, что применяя предлагаемый состав за время в 4 раза меньшее, чем для известного состава получают слой толщиной в 3-6 раз больше, а жаростойкость получаемых покрытий превосходит известный состав в 6-9 раэ,Зъ 42 6 Формула изобретения Состав для хромирования стальных изделий, содержащий окись хрома, алюминий и активатор, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения насыщающей способности состава и увеличения жаростойкости изделий, он дополнительно содержит хлористый лантан, а в качестве активатора металлический йод и йодистый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.%:Окись хрома 25-30 Алюминий 10-12 Хлористый лантан 2-5Металлический йод 0,5-2 Йодистый аммоний 0,5-3 Окись алюминия Остальное