Состав для хромирования сталей и сплавов и способ его использования

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1022999 Щ 59 23 С 9/О НИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР-ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ Н АВТОРСКОМУ С 63 ИДВТЕЛЬСТВУ(56) 1, Авторское свидетельство СССР Ы 585235, кл, С 23 С 9/02 й 1978.2, Авторское свидетельство СССР М 406969, кл. С 23 С 9/02 1975, (54) СОСТАВ ПЛЯ ХРОМИРОВАНИЯ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ И СПОСОВ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ.(57) 1; Состав для хромирования стапей ;и сплавов.,содержащий окись хрома, окись алюминия, алюмосодержащее вещество и галогенсодержащий активатор; о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации проиесса насыщения и повышения защитных свойств покрытия, .он .дополнительно содержит жировые добавки, в качестве алюмосодержащего вещества использована алюминиевая нуара, а в качестве галогенсодержащего активатора смесь хлористого и фтористого аммония при спедующем соотношении компонентов, мас,%:Окись хрома 30-35Алюминиеваяпудра 1 1 й 6-17,3Жировые добавкиХлористый аммоний 1,5-2,5.фтористый аммоннй 1,5 2,5Окись алюмищя Остальное2. Способ хромирования сталей и сплавов в порошках, включающий перемешивание насыщающих компонентов, нагрев до 1000-1200 С в смеси алюминиевойопудры и хлористого и фтористого аммонияа и изотермическую выдержку, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с цап ю повыше иия ииыитиык свойств покрытия и питии-сификации процесса насьпцения, нагрев в дут в указанной смеси с добаваением жи" Ог вровых добавок, а перемешивание насыщающих компонентов осуществпяют с пред-,варительным перемешиванием окиси хрома алюминиевой пудры и жировых добавок до однородной массы.. окись хрома, и может быть испетьэованона предприятиях химического, машиностро.итедьного н инструментального профиля.дпя повышения коррбзионной, эроеиониойустойчивости и иэносостойкости деталеймашин и инструмента.Известен состав дпя хромирования тта.основе окиси хрома 1, Состав дпя хромирования стальных деталей включаетпомимо Окиси хрома поротнка алюминияи вещества-активатора, смесь ацетона с тфклеем на основе феноаформапьдегианыхсмол, модифицированных попивинидбутирапем, а в качестве активатора испопьзуют хпористый аммоний, при следующемсоотношении компонентов, вес.%т 2 ООкись хрома 30 48Порошок алюминия 10-20Окись апюминия 14-24Хпористый аммоний . 3-6Смесь ацетона с кпе 25ем наоснове фенопформадьдегидных смол,модифицированных поливинидбутирапем 15 28Недостатками данного состава явпт- ЗОются бопьшое количество вредных дпяздоровья обсдуживаюцтего персонала газов, образующихся при сгоратии углеродсодержащей органики, сложность механи"зацни ручных операций по нанесению. состава на защищаемую поверхность передхромированием, огневэрывоопасность процесса приготовпения клен с применениемв качестве растворителя ацетона. Крометого, надичие большого количества угле 4 Орода после термического оаисления органических соединений приводит к образо-ванию карбида хрома, что снижает насыщаюптую способность хромирукацей смесии ухудшает качеспто образующихся эащиних споев.Наибопее бпизким цо технической сущности к предлагаемому авпяется составдпя хромирования на основе окиси хрома2, содержащий спедукицие компоиенп т,вес,%тОкись хрома 88-60Апюминий 10 18Фтористьтй адюьтиний. 3-8Окись алюминия ОстальноеК недостаткам.его спедует отнести цониженную корроэионную стойкость за"шнтных покрытий в растворах епектропитов,Ьщь изобретения - интенсификация процесса насыщения и повышение защитных свойств покрытия.Поставленная цепь достигается тем, что состав ттдя хромирования статей и сплавов, содержащий окись хрома, окись алюминия, атюмосодержашее вещество и гатогенсодержаций активатор, допопнитепьно содержит жировые добавки в качесеь ве апюмосодержащего вещества испопьэо ,вана апюминиевая пудра, а в качестве га догенсодеркащего активатора - смесь ,хлористого и фтористого аммония при спедующем соотношении компонентов, мас.%;Окись хрома 30-35 Алюминиевая пудра 1 1,6 -17,3 Жировые добавки 0,4-0,7 Хдористый аммоний 1,8-2,5 Фтористый аммоний 1,52,8 Окись алюминия Остальное В отттичие от ацоминиевого порошка алюминиевая пудра содержит в своем составе жировые добавки, явпяюпптеся пЕ аерхнос тно-активными веществами. Отечественная промышленность по ГОСТ 5494-71 выпускает пудру двух марокт ПАПи ПАП, Они отличаются меж пту собой кроющей способностью и степе нью измепьчеттия. Химический состав их одинаков, а содержание в них жировых . добавок составляет 3,8%. Лдя диффуэимного хромирования использованы обе марки пудры. Различия в качестве попуча мых покрытий не обнаружено.Копичество алюминиевой пудры и окиси хрома берут из,учета стехиометрических коэффициентов реакции восстановаеиия окиси хрома алюминием.Увеличение количества окиси хрома снижает эффективность использования, уменьшение приводит к наличию в покры-, тии аупоминия, что снижает его защитные свойства. К. анапогичным результатам приводит увеличение в составе смеси апюминиевой пудры, а уменьшение ее кааи чества снижает эффективность смеси,В качестве активатора смеси принимают К НС 3 ЙН 4 Р, Оптимальное соотношение между хлористым и фтористым аммонием определяют экспериментвтьно. Ле , результаты подучены при равном соотношении их и в пределах, указанных в составе. Увепичение копичества активаторов приводит к сильному газовыдепению и раэъеданию покрываемой поверхности, уменьшение снижает активность смеси.99 4 Э . 10229П р и м е р 1. Берут исходные компоненты смеси, мас.%фОкись хрома 30Алюмиыыевая пудра 1 1;6Жировые добавки 0,45Хпористый аммоний 1,6Фтористый аммоний 1,5Окись алюминияОстальноеКомпоненты смеси перемешивают дооднородной:массы.. оЗаготовки обравщев дия жирытия палучают из горячейвтвкной увередистой .листовой стали У 8 А путем рубки на гальотинных ножницахЗа"гем у них притуппякв острые кромйи. и жажаяней бумагой 1%очищают поверзность де метвшическогоблеска. При этом нв ней не должно бытьцарапин или других дефектов, видимыхневооруженным гаазам. Образцы взвешивают на аналитических весах и измеря- ют микрометром, Затем вместе с насыщенной смесью их помещают в стальнойконтейнер с плавким звтвюром. Следят,чтобы они не касвпиаь друг друга и стенок контейнера, который. закрывают крыш" 25кой, В карман затвора помещают мелкие .осколки стекла. НаГрев осуществляют вшахтной печи от комнатной температурыдо 11500 С изотермическая выдержка4 ч. После этого печь.охлаждают до З 0760-800 фС, извлекают контейнер, оь.лаждают его до температуры помещенияи, разбавив. затвор, извпекают образцы, вместе с оставшейся реакционной смесью.Образцы промывают водой и сушат подвентилятором на воздухе. Резупьтаты визуального .осмотра поверхность образцовровная без пефектов, цвет светло-се .ребристый. Размеры и вес увепичиввются.,Покрытие при изучении микрошлифв нодмикроскопом (Х 1 ООплотное с хорошим;сцеплением, о основной топшиной,20 - 25 мкм, микретвердость 18002000 кгсlмм,. что обысыяется карбидйным составом покрытия, Йефектов по периметру слоя не нвбпкщается. Мнкроструктура основы состоит из перпита с сет.- .кой цяментита по границам зерен, микротвердость, 300 кгсlмм,2П р и м е р 2. Берут исходные камповецты смеси, мвс,%фОкись хрома 32,5Алюминиевая пудра 1 4,45Жировые добавки . 0,65Хлористый алюминий 2Фтористый алюминий 2Окись алюминия Остальное Дыее все операции согласно примеру 1,Результаты визувпьного осмотра: поверхность образцов ровная беэ дефектовцвет светло-серебристый, Размеры и весувеличиваются.Покрытие при изучении микрощпифапод микросокопом (Х 100) ппотное с хорошим оцеплением с основой 1 опщиной40-45 мкм, микротвердость 18002000 кгс/мм .,Цефектов по перимегру2опоя ие набпюдается, Микроструктура оснощи состоит из перлата с сеткой Юеменщза пе границам зары, микротвердостьЗОЙ кгоУмм,Н р и м е р 3. Берут исходные кемпонеиты смеси, мас.%;Окись крома 35Алюминиевая пудра 17,3Жировые добавки 0,7Хлористый аммоиий2,5фтористый аммоний 2,5Окись алюминия ОстальноеДалее все операции согласно примеру.1 Результаты визуального осмотра:поверхность образцов ровная беэ дефектов;цвет светло-серебрисзий. Размеры .и веоувеличиваются,Покрытие при изучении мнкрошпифапод микроскаом (Х 100) плотное с хорошим аыеппением о основой топшнной около 55 мкм, микротвердость 15001600 кгс/мм,Дефектов по периметру опоя не набпюдается. Микроструктурв основы состоитиэ перпитв с сеткой цементита по границам зерен, микротвердость 300 кгсlмм,ФНаиболее близким по технической суибкости к нредпагаемому является способхромироввния сталей и сплавов, заключающийся в одновременном совместном перемешиванин всех компонентой, входящих всостав дня хромирования, с поспедукзцейобработкой образцов сталей ы сплавов полученной насыщакицей смесью при 10001200 С с изотермической выдержкой иОноследуюшим охлаждением до комнатнойтемпературы 2.Недеотатком этого. способа являетсяГ.наличие нор в покрытии, что препятству"ет применению деталей с такимн покрытиями в средах элекгропитов иэ-за образоввния язвенных разрумений,Цель изобретения - повышение защитных свойств покрытия и интенсиакациицроцессв насыщения,.Поставленная цепь достигается тем,что согласно способу хромнрамния сталей нагрев ведут в смеси порошков окиси999 ного анализа покрытий, полученных настальных образцах с резьбой (болты игайки),Насышающую смесь берут одного итого же состава, масЖОкись хрома 35Алюминиевая пудра 17,3Жировые добавки 0,7Хлористый аммоний 2,5фторис тый аммоний . 2,5Окись алюминия ОстальноеСмесь готовят двумя способами: пуд -часового одновременного перемешиваниявсех ее компонентов; путем раздельногоперемешивания сначала окиси хрома иалюминиевой пудры 2 ч, а затем добавля-.ют остальные компоненты и перемешивают все вместе еше 1 ч (предлагаемыйспособ )Хромирование осуществляют в контейнере с плавким затвором при 1150 Со3 ч.В результате сравнительного анализапокрытий на реэьбовой поверхности стальных образцов установлено, что около 20%образцов, обработанных в смеси по примеру 1, имеют некачественную поверхность, На ней наблюдается в отдельныхместах наличие углублений в виде пор иморщин. Обрюцы, обработанные в смесипо примеру 2, имеют гладкую и ровнуюповерхность, Металлографическим анализом установлено, что толщина покрытий,полученных на смеси 2, в 1,5-2 выше,чем из смеси 1,Предпагаемый состав и способ его,испапьзования рекомендуется дпя защитыдеталей химического оборудования от коррозии в жидких и газообразных агрессивных средах,5 1022 хрома, окиси алюминия, алюминиевой пудры и хлористого и фтористого аммония с добавлением жировых добавок, а перемешивание насьппаюших компонентов осуществляют с предварительным перемешиванием хрома, алюминиевой пудры и жировых добавок до однородной массы.На первой стадии происходит восстановление из его окисного соединения алюминием, 10На второй стадии хром хлорируется или фторируется галогенводородными га зами, образовавшимися в результате разложения хлористого и фтористого аммония,Галлогениды хрома при температуре 15 хромирования (1000-1200 С) начинаютОзаметно испаряться. Покрываемая поверх-ность контактирует с парами. Награнице/сталь-галогениды хрома происходит третья стадия процесса - реакция рбмена. 20В результате хром сначапа сорбируется на покрываемой поверхности, а при иэотермической выдержке диффундирует вглубь, образуя диффузионный защитный слой со структурой твердого раствора в 25 случае малоуглеродистой .стали и карбидный слой в случае углеродистой стали.Повысить насышаюшую способность хромирующей смеси можно с помощью более полного прохождения реакции, которая, 30 в частности, зависит от величины ппощади контакта реагирующих веществ.В предлагаемом способе с целью увеличения площади контакта окись хрома и алюминиевую пудру перемешивают сначала З 5 отдельно друг с другом до однородной массы, Наличие в алюминиевой пудре поверхностно-активных веществ (жировых добавок) препятствует нарушению образовавшегося контакта при дальнейшем пере мешивании с окисью алюминия и активатором.Предлагаемый способ позволяет повысить качество покрытия и насыщающую способность смеси. Это свойство изучено 45 акспериментально с помощью сравнитепьШирокое применение предлагаемый способ может найти при защите деталей золотниковых, распределительных устройств и клапанов от коррозии и износа в химическом и горном машиностроении.Заказ 4159/17 Тираж 956 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4