Состав для алитирования металлических деталей

(5) 5 ОБР ИРОВАН , содер йсятем ности и у полнител лоту, хро щем соо ЛЯ МЕ- жащий ,что,с лучшеьно сомовый тношеСССР 72.еталлах, Сбора, 1971, с. 158 -40-56 10-14 ,5 - 4,0 Остальное ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКН Г СССР 2 1) 3777297102(56) Авторское свидетельствоМ 406968, кл, С 23 С 9/02, 19Защитные покрытия на мник, вып, 4, К,: Наукова Думк164. Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке металлических деталей, иможет оыть использовано для придания имжаростойкости.Цельизобретения в снижениетоксичности и улучшение технологичности состава.Состав включает алюминиевый порошок, ортофосфорную кислоту, хромовый ангидрйд и воду.В процессе приготовления и сушки краски не токсичен, отсутствуют взрывобезопасные выделения, так как испаряетсятолько вода, В результате чего снижаютсятребования безопасности, сокращаетсядлительность процесса и упрощается оборудование для его осуществления,Состав для алитирования металлических деталей методом коасок включает следующие ингредиенты, мас, ,Ь:Алюминиевый порошок,например АСД, или смесипорошков: 50 порошка АСД и 50 порошка А40-56Ортофосфорнаякислота НЗРО 4 10-14(54)(57) СОСТДВ ДЛЯ ДЛИТТАЛЛИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕИалюминий, о т л и ч а ю щ ицелью снижения его токсичния технологичности, он додержит ортофосфорную кисангидрид и воду, при следуюнии компонентов, мас, Д:АлюминийОртофосфорная кислотаХромовый ачгидридВода 1,5-4д ОстальноеТри последние компонента образуют связку, способству;ощую нанесению состава на изделие,Назначение ингредиентов;- ортофосфорная кислота - для получения неорганической связки, представляющей фосфорнокислый алюминий, При концентрации ортофосфорной кислоты менее 10 ф 6 количество связки недостаточно и прочность покрытия недостаточная. При концентрации кислоты более 14 из-за большой вязкости краски появляются затруднения при нанесении краски методом напыления;- хромовый ангидрид - для предотвращения слипания частиц алюминия в растворе, Концентрация хромового ангидрида находится в пределах 1,54 мас,ф. При содержании хромового ангидрида менее 1,5 мас. ф происходит частичное слипание частиц порошка алюминия в растворе, что приводит к неравномерности покрытия, а при концентрации более 4 мас.ф, - происходит сильное окисление порошка в растворе. чтоснижав( его активнос, ь при диффузионномОГХ(И Ге,Пр(Дт 1 Гаемы состав алитированияМетал 1 ца 1 У г 1 ТЯЛЕЙ ИСПОЛ ЬЗЧ 1 ОТ В ВЛДЕсусг 18 изи.:, кспорую готовят следующим об:разом.ео".:ходимое ко 11 чесо Вода сливаЮТ ВСЕ КОИПОН 811 ТЫ ОРТОфОСфОРНОЙ КИСТОГЫИ В ПОг 81 ИЫЙ Ястгрр ДОбаВгяют О 1 Дел,- и.МИ Г 1 р 11 И ЯЛОМИНИВВЫЙ ПОООШОК В4 ог от,;, ",в 811 алг ми.иеВОГО ПгР.Я ЛО гП 8 КРЯЩЕРИЯ РеакцииОЯСТЗООВ. Ра" ГВРРНИЕ 1 ОРОШКЯ ВЕД"Т ПОИПОДОГРЕВВ РЯСТВО)а 1 ГИСЛОТЫ ДО ТЕМПЕРЯТгры 30 - 40 , После пвекращения газовыделеии 11 В р(1 ствэо Высы паот остал нойПОООШОК ПГ,И 1(аГ 1 Ргп;ВИОМ г 1 очеоИВЯНИИОсг 8 тщатель 401 о перем 813 ивания 7 обавляют хрОмовьй ЯНГидрид, Всю суспензиюперемешиваю, Готовая суспензия мом(етхраьИтьсл неограниченное Время в гермВтичной посуде, из 10 товленной из мятеГиала,ие встугаощего В хлм 1 ческое Взаимоде 1(,ТВ 18 с ко(понеитами сусг 18 нзии, Пер 8 дПРг 1 г 8 НЕИИВМ Она ИУЯ(ГЯЕТСЯ В ПЕРЕМЕШИВаиии.,(С( 1, Ива, ,П , И,"(1 ТОО,(ООДОМ ; ПОМ.ЭЬО П"ЛЬВ 81 Затора НЯНОСИЛИВОДНУО СУСПВНЗО СОСТЯВЯ, СОДВРжаЩЕГО58 мас.% порош,а АСД, Ортофосфорнойкслрт., - , . 1.ас,";,Оок 1(ВОПИ Янидеи Вяв(Я пр 1 О(ц( коггбг 1 ос, от 0 30 щ37 Я 11 аиста 1"1 НЯПЬ 1 леия составляла 1 О (1,По ле Окраски загзтоехи сд 1 ли иа ВозДухеД,5 Ч:; ЗаЕМ П СШИЛ:ИО 1 И ШКафУ ПРИ ТеИсгг 1 С " г,г 1 ,з гпт Вки 11 О Як 1." 11г";Г, 30 , Л , Ггг ,"предусмотренного технологией штамповкиданной деали, и производили их штамповку. В процессе нагрева и выдержки происходило алитирование деталей.г данном случае применение предлагаемого способа алитирования позволило118 ньшить припуск на последующую Обработку от 3 до 0,1 мм, а дополнительные трудозатрать состояли только в нанесении краскии 88 сушке. Диффузионный отжи был сов",:1 ещен с нагревом под штамповку.П р и м е р 2, Г 1 брабатывали газогеиераторну 1 о трубу длиной 5 м из стали 2 ОХ 23 Н 16,После обезжиривания его поверхность окрашивали водной суспензией состава,годерх(ящего 4 г мас о алюминиевогорошка марки АСД, ортсфосфорной кисло ы - 3 мас.,lо и хромовоГО ЯНГиДрида2,5 остальное - вода. Затем поверхность"рубы сушили на воздухе при комнатной;емпературе в течение 1 ч и при температуре 120200 С в течение 1 ч путем пропускаиия через трубку горячего воздуха, Посласушки трубу подвергали диффузионном, обжигу пои температуре 1 ОВООС В течение 1 чВ печи шахтного типа, Толщина алитированного слоя составляла 80100 мкм, Жаро 81 ОЙ 1 кось, Оцененная прира",.ениеммассыеб 0 очение 200 ч, повысилась в 12 раз по сравиениа с чезащищеиным материалом даннойтрубы,П р и м е р 3, Коргус гермокамеры,1 Оимеьлемой для экспериментальных работ в лабораториях в печахтипа Яб, обезжиОивали Водным раствором, содержащим3 "1 ас. НзРЩ и 3 МЯС.Ж гАВ "Сиитаиол"ЦС, затем путем напыления наносилиСЛОЙ ВОДНОЙ СУСПЕКЗИИ СОСава, СОДЕРжаще; о алюминиевый порошок чарки АСД-45 мас ортофосфорной кислоты ЧзРС 1) -Гг(, О 1 ОВОГО ЯНГИд 1 ИДЯС ГДЯ;,:,1 ЫЯС. О ОСТЯЛЬН 08 - ВОДЯ. ПОСЛ 8 ОКРЯШИВа ;г ГРОВели У 1 У ПОКОЫТИЯ СТРЙ ВОЗДУха, и 188 шего температуру 90 - 120 С,Диффузионный Отжиг совместили с экспеиментальной работой, пои которой гермокаме,а подвергалась нагреву до температуры от."00 до 200 С. Срок службы ГермокамерыгвеЛИЧВЛСЯ В ЧВТЫРС Рава.П р и м 8 р 4, ЗЯГОтовку Г 1 ОД штамповкуУ 1 ТИХ. Вго ( ПЛЯВЯ 8 "Г 1 ПОДВгърГЯЛ Обряоотке электрокоргидом, С ПОмо 1 цью пульВеризатора наносили водну 1 О суспензиюсостава, содержащеГО 52 мас. алюминиеого порошка карки АСД10 мась орто,Осбор 11;.й кислоты; 3 мас. хромового:.Нгидрида, остальное - вода, Сушку окра;.лен ной заготОвки проводили на Воздухепри комнатной температуре в течение 0,8 чПоказатели тмос е и при температуре 1500 С. Диффузионный отжиг был совмещен с нагревом под штамповку до температуры 920 С в течение 1 ч. Использование данного состава для насыщения поверхности заготовки алюминием позволило отказаться от применения эмалевых технологических покрытий, защищающих поверхность заготовок от окисления.Параметры сравнения алитирования деталей методом красок с помощью известного и предлагаемого состава приведены в табл. 1.Проводили алитирование заготовок под штамповку лопаток сплава марки ЗП 109. Поверхность заготовки, как и в примере 1, очищали от окалины и загрязнения путем обдувки злектрокорундом М 20. Пульверизатором наносили водную суспензию состава, содержащего 40 мас.,4 алюминиевого порошка АСД, ортофосфорной кислоты - 10 мас хромированного ангидрида - 1,5 мас остальное - вода, После сушки заготовки на воздухе в течение 0,5 ч и при температуре 150 С в течение 0,5 ч проводили контроль соСтояния шликера на поверхности заготовки, Отмечено, что при данном составе шликера прочность его ниже, чем при составах, соответствующих средним значениям ингредиентов предлагаемого состава (см. примеры 14). Имеются участки с различной толщиной заполнения. Наблюдается частичное осыпание осадка, После нагрева заготовки при температуре 1230 С в течение 30 мин в атмосфере воздуха прошло алитирование, но толщина диффузионного слоя по поверхности колебалась от 5 до 100 мкм, Неравномерность осадка шликера и алюминидного слоя, как и низкая прочность осадка шликера, объясняется несоответствием количества связки в виде ортофосфорной кислоты количеству алюминиевого порошка. Таким образом, процесс алитирования на нижнем граничном значении ингредиентов протекает, но получается неравномерное покрытие низкого качества. Проводили алитирование заготовок подштамповку иэ сплава ЭП 109, На очищеннуюповерхность заготовки наносили воднуюсуспензию состава, содержащего 56 мас.5 алюминиевого порошка марки АСД,14 мас, ортофосфорной кислоты,4 мас,хромового а. - ;гиарида и остальное - вода,Высокая вязкость данной суспензии затруднила получение равномерных слоев мето 10 дом напыления пульверизатором. Послесушки осадок с спснзии имел высокуюпрочность, Диффузионный отжиг проводили при температуре 123 СС в течение 30 минв атмосфере воздуха. Толщина диффузион 15 ного слоя составл",ла от 6 до 40 мкм, Уменьшение средней толщины алюминдиногослоя объясняется значительным окислением алюминиевого порошка, высоким содержанием хромового ангидрида,20 Использование изобретения позволяетполучить по сравнению с прототипом следующие преимущества:снизить требования к технике безопасности за счет использования нетаксичных и25 пожароопасных ве;цеств;обрабатывать детали любых размеров;снизить продолжительность процессаалитирования в 7 раз;снизить стоимость процесса за счет от 30 каза от специального оборудования, защитных газов и сокращения длительностипроцесса алитиоования в 8,12 раз.Результаты испытаний на жаростойкость предлагаемых составов для алитиро 35 вания металлических деталей приведены втаблПрименение предлагаемого составасуспен зли позволяет проводить процесс насыщения алюминием в атмосфере воздуха,40 Лучшие результаты насыщения металлических деталей алюминием имеет составсо средним значением ингредиентов. Посленапыления - равномеоный слой обладаетвысокой прочностью. После обжига - рав 45 номерный диффузионный слой обладаетвысокой жаростойкостью и короозионнойстойкостью.Я 1 Я О 5 ф,1 РПЦ ИЗНОЙ ЛОГ 18;1 Ъв "Ок Т,351 Н 4 в,жв об ду Г 1 О Н .О 8 Соо11 ОС Ч, 1.,"1 Ч 1Оь 8 1 1. Г .1 Н О. 1"ъ1 418 Л 1 ОМ 1-11 Ь" Ф ГОЩО" Щ"Г" "1.1-1 ГР - Р" ЛХ ЗОЛЛО ВЬ 1 Й а;з ГА.ОРУДОРТОфОСфО 3 ИЛЛ РЛСЛОТЯ 1;,.)ОИОВВЯ ЙНГЯГ 1 РЙД 4Х АГ НЯ ВОЗД 1 Х 83"1-: Гщ- дГЛ НВ ВО 1 ЛУХ 8