Состав для диффузионного цинкования стальных деталей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(51) (; 23 С 10/36 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ 07867/22-0,02.85. БюлА,Агарев иесоюзный нститут гор.Федорова1,785,51.0 В 5 Н.А.Кудрейк учно-исслед ой механики тел 88.8(56) 1. Ми ческая обр М., "Машин2. Хими металлов и ховича. М.3. Авто 9 855067,нкевич А.Н. Химикоаботка металлов иостроение", 1965.ко-термическая обрсплавов. Под ред(54)(57) СОСТАВ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОГО ЦИНКОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАЛЕЙ, содержащий окись алюминия, цинк, хлористый аммоний и алюминий, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения и увеличения коррозионной стойкости обрабатываемых деталей, он дополнительно содержит сульфосалициловую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.Х:Цинк 30-40 Хл й аммоний 1-3Алюми 10-1238430 Основным недостатком являетсяневысокая насыщающая способностьизвестного состава и узкий рабочийинтервал температур.Целью изобретения является интенсификация процесса насыщения и увеличение коррозионной стойкости обрабатываемых деталей.Поставленная цель достигается тем, 1 О что состав для диффузионного цинкования стальных деталей, содержащийокись алюминия, цинк, хлористый аммоний и алюминий, дополнительно содержит сульфосалициловую кислоту при 15 следующем соотношении компонентов,мас. :.Цинк 30-40Хлористый аммоний 1-3Алюминий 10-12Сульфосалициловаякислота 2-3Окись алюминия ОстальноеИнтенсификация процесса диффузионного насыщения достигается за счет 25 возможности увеличения температурыдо 700 С и введения сульфосалициловой кислоты, которая активируетатомы цинка и способствует увеличению насыщающей способности смеси.Замена серы известного составаца сульфосалициловую кислоту в предлагаемом составе интенсифицируетпроцесс диффузионного насыщения на20-25 при температуре насыщения400 С, При увеличении температурынасыщения скорость процесса увеличивается до 30 по сравнению с известным составом. 20 40 Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффектук предлагаемому является состав длядиффузионного цинкования алюминияи его сплавов, содержащий компонентыв следующем соотношении, мас.%:50Цинк 20-30Алюминий 20-30Окись алюминия 45-48Хлористый аммоний 1-3Сера 1-2 55Известный состав может быть ис",пользован для дифФузионного цинкова"ция иэделий иэ углеродистой стали 1.3,1. 1 11Изобретение относится к металлур гии, а именно к химико-термической обработке стали, в частности к процессу диффузионного порошкового цин. кования, и может применяться в различных отраслях промышленности.Известен состав для диффузионногс цинковация деталей из углеродистой ,стали в порошкообразной смеси, состоящей из 75 . цинка и 25% кварцевого песка. Процесс диффузионного насыщения поверхности деталей осуществляют при температуре 380 С 1 11.Недостатком этого состава является низкая производительность. Глубина диффузионного слоя при двухчасовой выдержке составляет всего около 24 мкм. Интенсификация процесса осаждения за счет увеличения температуры не приводит к положительным результатам, так как покрытие теряет упругие свойства, становится хрупким и коррозионная стойкость его снижается.Известен также состав для диффузионного цинкования, состоящий из цинкового порошка (до 75 ) или цинковой пыли (пульсеры), инертного наполцителя в виде окиси алюминия (до 23%) а в качестве активатора используется хлористый аммоний в количестве до 2 . к общему объему получаемой смеси. Процесс цинкования в этом случае проводят в интервале температур 300-400 С. Наличие инертного наполнителя позволяет увеличитьо температуру цинковация до 540 С. Толщину диффузионного слоя при температуре 400 С и выдержке 2 ч получают до 64 мкм 23.Покрытие имеет удовлетворительное качество поверхности, но массовый показатель скорости коррозии невысокий. При увеличении содержания алюминия в предлагаемом составе ) 12% значительно снижается скорость цанесения диффузионного цинкового покрытия .Порошковые составы, имеющие граничные концентрации компонентов, и концентрации, выходящие за граничные пределы, приведены в таблице.При 400 С эа время выдержки 2 ч при содержании алюминия в порошковой смеси 13 , толщина диффузионного слоя составляет 70 мкм, а при 14% А 1 толщина диффузионного слоя составляет уже 66 мкм. При содержании алюминия в предлагаемом порошковом составе (10% не достигается эффект коррозионной стойкости получаемого покрытия в шахтной воде по сравнению с покрытием, полученным иэ известного состава, Так, при 8 , содержания алюминия1138430 ОООН О Корроэионная45 таниях образцовонное насыщение.ному составу пр50 показателю. оце по массовому в предлагаемом составе глубинный показатель коррозии составляет 1,76х 10 эмм/год, а в известном составе 1,8.10 эмм/год.При уменьшении концентрации сульфосалициловой кислоты в предлагаемом составе до 1-1,5 Ж не достигается эффект интенсификации. Как видно из таблицы, из предлагаемого порошкового состава при концентрации сульфо салициловой кислоты 1,57. и температуре 400 С при выдержке 2 ч толщина диффузионного слоя получается 66 мкм, а из известного порошкового состава при тех же условиях 64 мкм. 15.При увеличении концентрации сульфосалцциловой кислоты до 47. на поверхности покрытия появляются черные пятна,. т.е, получают покрытие с дефектами (брак) .ЮВ порошковой смеси цинковый и алюминиевый порошкй являются металлическими составляющими, которые образуют диффузионный слой покрытия; хлористый аммоний и сульфосалициловая кис лота являются активаторами процесса, которые интенсифицируют процесс образования покрытия; окись алюминия явЛяется инертным порошком, предотвращающим спекание металлических порош.О ков.Сульфосалициловая кислотаимеет химическую формулу СНьОь В 2 НО, структурную ОН ВОиВыпускается она по ГОСТУ 4478-68 в виде кристаллического порошка для промышленного использования.Все компоненты насыщающей смеси находятся в порошкообразном состоянии. Процесс насьпцения проводится в металлических контейнерах при 350- 700 С.Предлагаемый состав используют следующим образом.Компоненты смеси просушивают при 150-200 С в течение 1,5-2 ч и смешивают в необходимой пропорции. Детали из углеродистой, стали укладывают в специальном контейнере с плавким затвором в известной последовательности. Контейнер герметиэируют и загружают в печь с заданной температурой в интервале 350 - 700 С, После выдержки контейнер выгружают из печи, охлаждают до температуры окружающей среды и распаковывают в обычной последовательности.Для диффузионного цинкования в соответствии с указанной технологией используют смеси девяти различных составов, приведенных в таблице. Покрытие, полученное и предлагаемом составе, обладает высокой корроэионной стойкостью. Поверхность покрытия получается гладкой, мелкозернистой и однотонной, с равномерным распределением цинка по всей поверхности и беэ наплывов. В таблице приведены также результаты испытаний по определению корроэионной стойкости и интенсивности насьпцення покрытий,Полученные результаты испытаний свидетельствуют об увеличении насыщающей способности смеси при введении в ее состав определенного количества сульфосалициловой кислоты.Скорость диффузионного цинкования в предлагаемом составе, например, при 400 С возрастает по отношению к известному на 20-253. Учитывая возможность увеличения температуры . за .счет введения в состав смеси алюминия и его окиси можно интенснфицировать процесс насьпцения до 237.Достаточная термостойкость предлагае. мого состава позволяет проводить высокотемпературный процесс диффузионного ускоренного насыщения цинком, не ухудшая качества покрытия. стойкость при испыпрошедших диффузив предлагаемом сос-ой шахтной воде, о отношению к извест