Состав для цианирования стальных деталей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН(9) ) 3 4(5 Г О ИЕ ИЗО ТОР СНОМ ЕТЕЛЬСТВУ т 8)ико-термичи сплавов инг-,. 0,0-73 ф 92,4-20,03, 3-25,0тальное тво ССС 1980.УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54) (57) СОСТАВ ДЛЯ ЦИАНИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ДЕТАПЕЙ, содержащий мочевино-формальдегидную смолу, о.т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения насьицающей способности состава и увеличения микротвердости поверхностного слоя обрабатываемых деталей, он дополнительно содержит меламин, полистирол и силикатный1 клей при следующем соотношении редиентов, мас.Х:Мочевино-формальдегидная смола 5Мелам ниПолистиролСиликатный клей ОсИзобретение относится к машино- ч строению и может быть использовано при химико-термической обработке сталей.Для диффузионного цианирования применяют три вида ванн: газовые, жидкие и порошкообразные смеси. Для высокотемпературного цианирования (800-950 С) в жидких средах применяются расплавы цианистых солей 1. 10Указанные составы применяются в промышленности, исхоця из требований, предъявляемых к изделиям, и технических возможностей конкретных производств. 15Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является состав для цианирования стальных деталей, в качестве которого применяется мочевино-формальдегидная 20 смола 2.Мочевино-Формальдегидная смола выпускается отечественной промышленностью ГОСТ 14281-78. Водные растворы мочевино-формальдегидных смол - 25 это жидкость белого цвета, негорючие. ,и нетоксичные.Однако известная среда характеризуется недостаточной скоростью формирования диффузионного слоя.30Цель изобретения - повышение насыщающей способности состава и увеличение микротвердости, поверхностного слоя обрабатываемых деталей.Для достижения указанной цели из- З 5 вестный состав для цианирования стальных деталей, содержащий мочевино-формальдегидную смолу, дополнительно содержит меламий, полистирол и силикатный клей при следующем со отношении компонентов, мас.7:Мочевино-Формальдегидная смола 50,0-73,9 Меламин 2,4-20 45Полистирол 3,3-25Силикатный клей ОстальноеИнгредиенты, входящие в состав для цианирования стальных деталей, выпускаются отечественной промышлен ностью (полистирол эмулъсионный ГОСТ 9440-60, клейсиликатный МРТУ 6-15-438-79, мочевино-формальдегидная смола ГОСТ 14231-78, меламин).Предлагаемый состав обусловлива ет процесс цианирования т.е. насыщения поверхностей стальных деталей одновременно углеродом и азотом. В качестве источников этих элементов выбраны меламин и высокомолекулярные соединения - полистирол и мочевино-формальдегидные смолы.Меламин включен в состав как веществоЩЯ - Ф- Я1 Ь ЛСХН.содержащий азот в реакционноспособных амико- (ИН-) группах, а также как загуститель композиции.Более низкие значения энергии активации. процессов разложения полимерных соединений (46-56 ) поккалмоль сравнению с таковыми для низкомолекулярных углеводородов (для алкаккалнов 80-86 -- ) объсняют более вымольсокие для полимеров скорости обра - зования насыщающих элементов на металлических поверхностях, что служит основанием для их выбора.Силикатный клей используется в качестве связующего. В зависимости от его концентрации (50,0 - 73,9 Мас.Ж) консистенцию состава можно изменить от пасты до суспензии, что обусловливает воэможность различных способов насыщения (в пастах, жидких средах).Структурная формула полистироласн, - снКаждый состав готовят смешением компонентов при комнатной температуре путем перемешивания до однородного состояния. В емкость с мешалкой загружают компоненты в последовательности: мочевино-Формальдегидная смола, силикатный клей и неболь-. шими порциями при перемешивании порошок меламина и полистирола. Перемешивание продолжается до получения массы однородного состава.П р и м е р. В ванну, наполненную предлагаемым составом, погружают цилиндрические образцы стали Р 6 М 5 диаметром 10 мм с высотой 10 мм. Образцы нагревают токами высокой частоты при 900.С и выдерживают в течениео1 и Змии.3 11477Для выбора оптимальной совокупности компонентов были приготовлены девять составов.Процентное соотношение компонентов каждого состава и результаты по диффузионному насыщению образцов от Р 6 М 5 представлены в таблице.Как видно из таблицы, прй насыщении в течение 1 и 3 мин из состава по прототипу формируется цианирован ный слой на глубину 40 и 60 мкм соответственно, при микротвердости поверхностного слоя 10,3 ГПа. Предлагаемый состав (композиции 1-3) обеспечивает равномерное насыщение по 15 всей поверхности образца на глубину 60-90 мкм при обработке в тече- ние 1 мин и на глубину 100-120 мкм в течение 3 мин и микротвердость поверхностного слоя до 11,8 ГПа, 20 что на 207 превышает глубину и скорость насыщения по прототипу.Для композиции 4, в состав которой не включен меламин, для композиции 5, в которой отсутствует поли стирол,и композиции 6, в которой отсутствует силикатный клей, наблюдается значительно меньшее ускорение процесса насыщения, чем для композиций 1-3, где представлено сочетание всех четырех компонентов.Процентное соотношение предлагаемых ингредиентов. оптимально для композиций 1-3, где достигается максимальное по сравнению с прототипом35 ускорение насыщения. Увеличение и уменьшение концентраций компонентов в составе композиции не 1 триводит к дальнейшему ускорению.Следует отметить высокую техноло гичность предлагаемой среди, легкость смешения компонентов, нетоксичность ингредиентов, отсутствие каррозионного воздействия на металл.Высокая скорость диффузионного насыщения металлов в полимерсодержа 68 4щих средах объясняется комплексом специфических физико-химических процессов, протекающих в зоне контакта полимеР-металл, При температурах, соответствующих температурам цианирования (900-10000 С) полимерная составляющая деструктирует с образованием различных низкомолекулярных летучих продуктов, активных радикалов и пирополимерного остатка. В даль.нейшем процесс разложения этих веществ идет с образованием высокойконцентрации атомов насыщающих элементов, которые адсорбируются на поверхности и диффундируют в объемметалла.В процессе эксплуатации ванныпроисходит деструкция полимерных компонентов среды и поэтому возникаетнеобходимость в периодической подпитке ванны, которая заключается в доливании состава в ванну.Для оценки эксплуатационных характеристик цианированных образцовстали Р 6 М 5 кроме микротвердости иглубины слоя исследовалась износо"стойкость покрытия. Испытания на изнашивание проводили на машине трения модели СМЦпо схеме диск-колодка путем трения скольжения при удельном давления ЗМПа и частотевращения образца 5 с ". Экспериментывьптолняли в условиях сухого и масляно-абразивного трения. Абразивомслужило масло ИА с добавкой кварцевого песка зернистостью менееО,1 мм (соотношение 10: 1). Величинуизноса определяли весовьм методом,Износостойкость образцов ст.Р 6 И 5 после цианирования в предлагаемых и по прототипу составах в 2,5-3 раза выше износостойкости закаленных образцов до химико-термической обработки при сухом и в 2-2,5 раза при масляно-абразивном трении.1147768 Состав и йоказатели Состав компонентов, мас.Х, в составах Прототип Предлагаемый Мочевино-формальцегидная смола 611 95 60 100 50 73,9 2,4 Мел амин 20 11,2 25 Полистирол 3,3 20,4 Силикатный клей Глубина диффузионного насыщениястали Р 6 М 5, мкм 40 60 60 100 80 110 90 120 55 75 Микротвердостьповерхностного слоя,ГПа ф 10 эЗ 10 эЗ 10 эЗ 11 э 5 10 эЗ 11 э 5 11 эО 11 э 8 10 эЗ 10 эЗ Продолжение таблицы Состав компонентов,мас.Х,в составах каредлаг 9 7 Мочевин 8 6 7 гидна 0 елам,0 Глубина диффузионного насыщениястали Р 6 М 5, мкм 80 70 100 8 О 0 Микротвердость оверхностного лоя, ГПа ОьЗ 10 ьЗ 10 эЗ 11 эО 10 эЗ 11 э 5 10 фЗ ечение 1 й 3 мин соответственно Заказ 1506/26 Тираж 900 ПоддисвоеПОП фПатеатф, г". Узгород, ул.Проектная,4 ВНЮИ Состав затели формальмола Ъг / з 14,15 25 12,7 15