Способ хромирования стальных изделий в обмазках

ЮЗ СОВЕТСКИХ ИАЛИСТИЧЕСКИ РЕСПУБЛИК 19))5 С 23 С 10 РЕТ сти мено в маоении, я повыстик изания и дующ ое зо ра ли рас- воритетворле. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции и Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитическогоприборостроения(56) Авторское свидетельство СССРМ 585235, кл. С 23 С 10/56, 1977.(54) СПОСОБ ХРОМИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ В ОБМАЗКАХ(57) Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в машиностроении, приборостроении,Изобретение относится к облаталлургии и может быть использовашиностроении, приборостринструментальном производстве длшения эксплуатационных характеридел ий.Известен состав для хромировделий в обмазке, содержащей слекомпоненты, мас.%:Хром 10 - 403 5 - 15А - Пудра 12 - 20Связка ОстальнВ качестве связки исполь вацапонлака в органическом с Недостатками этого состава являютсяэкая насыщающая способность, невысоинструментальном производстве для повышения эксплуатационных характеристик иэделий Цель - интенсификация процесса, повышение коррозионной и кавитационной стойкости. Способ включает нанесение насыщающей обмаэки, содержащей 50-60 мас.% порошка хрома и 40-50 мас,% 1-2%- ного органического раствора смеси поливинилхлорида и диметилформамида при их соотношении 1:(9-10), сушку, нанесение защитной. обмазки, содержащей 39 - 43 мас,% оксида алюминия, 7 - 16 мас.% криолита и 45-50 мас,% насыщенного раствора борного ангидрида в органическом растворителе в соотношении 1:(3-4), сушку и насыщение, Способ позволяет интенсифицировать процесс насыщения в 1,3-1,9 раза, коррозионную стойкость в 1,5 - 2,0 раза, кавитационную (Я стойкость в 1,5-2 раза. 1 табл.С: Фй кая кавитационная и корроэионная стоикость полученного покрытия.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ хромирования стальных. изделий в обмаэке, которая состоит из следующих компонентов, мас.%;Окись хрома 30 - 45 Порошок алюминия 10 - 20 Окись алюминия 14 - 24Хлористый аммоний 3 - 6Смесь ацетона с клеем на основе фенолформальдегидных смол, модифицированных поливинилбутиралем,15 - 25Причем в смесь ацетона с клеем на основе фенолформальдегидных смол, модифицированных поливинилбутиралем, компоненты входят при следующем соотношении, об.%:Клей на основе фенолформальдегидных смол, модифицированных поливинилбутиралем 10 - 40 Ацетон 60- 90 Покрытия, полученные таким способом, 5 отличаются высокими твердостью и износо- СТОЙКОСТЬЮ,Недостатками этого способа являются недостаточно высокая технологичность процесса и активность насыщающей Обмаз ки. Кроме того, формируются пористые слои с невысокой кавитационной и коррозионной стойкостью.Целью изобретения является интенсификация процесса хромирования в обмазках и получение диффузионных слоев с повышенной кавитационной и коррозионной СтОЙкОСтЬЮ.Поставленная цель достигается тем, что способ хромирования стальных изделий в обмазках включает нанесение на поверхность деталей активной пасты, содержащей 50 - 60 мас. порошка хрома и 40 - 50 мас.,4 связующего, состоящего из 1 - 2. ного органического раствора смеси поливинилхлорида и диметилформамида в соотношении 1: (9 - 10), сушку, нанесение защитной пасты, содержащей 39-43 мас. О оксида алюминия, 7 - 16 мас. криолита и 45 - 50 мас.Я, насыщенного раствора борного ангидрида в органическом растворителе в соотношении 1: (3 - 4), сушку и насыщение.Кавитационная стойкость покрытий возрастает в 1,7 раз ., коррозионная стойкость - в 1,4 раза в среде 0,1 н. раствора Н 204, а в 3 о -ном растворе На О - в 1,8 раз, толщина покрытий - в 1,5 раза, по сравнению с прототипом.Хромирование в обмазках с использованием хлорсодержащей связки дает экономию насыщающих материалов, не вызываетпоявления ржавчины, которые наблюдаются.при хромировании в обмазках, содержащих хлористый аммоний, не вызываетспекания насыщающей обмазки с поверхностью изделий, что, в свою очередь, нетребует затрат на очистку изделий и интенсифицирует процесс насыщения. Все этообусловливает повышение технологичностипроцесса хромирования в обмазках.Химизм процесса следующий:поливинилхлорид (-СНг-СНС-)и при. нагреве до температуры хромирования1000 С диссоциирует с выделением атомовхлора, водорода и углерода(-СН 2-СНС 1-)хп-СГ+ Н+ С,Хлор, взаимодействуя с хромом, Образует хлориды хрома2 О + Сг - СгС 12,2025 30 3540 45 50 55 Хлориды хрома взаимодействуют с железом обрабатываемых изделий по реакцииСгС 12+ Ее -Сг 2+ ЕеС 12.При этом образуются активные атомыхрома, которые диффундируют в стальнуюматрицу упрочняемого изделия. Роль водорода сводится к тому, что он не допускаетокисления обрабатываемых изделий, а углерод, диффундируя совместно с хромом встальную матрицу, способствует интенсификации образования карбидного слоя, состоящего из фаз СггзС 6 и Сг 7 Сз.Более интенсивное поступление к насыщаемой поверхности стали атомов хрома иуглерода способствует образованию болееплотных карбидных слоев, так как при этомподавляется встречная диффузия железа.Защитная обмазка применяется сцелью предохранения от осыпания насыщающей обмазки после разложения связки испособствует сохранению в насыщающейобмазке хлорсодержащей атмосферы,Связка в насыщающей обмазке одновременно выполняет роль активатора, поскольку содержит хлор и углерод, а такжеявляется связывающим веществом с высокой связующей способностью,В результате диффузионных процессов,протекающих при хромировании, а обмаэках предложенного состава формируютсякарбидные покрытия, практически беспористые, с малым размером кристаллитов - зерен, составляющих 1 - 2 мкм.Мелкоэернистость полученных покрытийопределяет высокие прочностные характеристики, что обусловливает высокую кавитационную стойкость полученных покрытий.Кроме того, в покрытиях формируются напряжения сжатия, что повышает их сопротивление износу в условиях кавитации вкоррозии. В этих покрытиях отсутствует открытая пористость, т, е, нет контакта материала матрицы с окружающей атмосферой,Все это в комплексе позволяет повыситькавитационную и коррозионную стойкостьпокрытия, т, е. достичь поставленной цели.Хромирование изделий в обмазкахпредложенным способом заключается в нанесении насыщающей обмазки, После этогоследует операция сушки; затем наносят защитную обмазку, проводят сушку и высокотемпературную выдержку для прохождениядиффузионных процессов, Насыщающаяобмазка для хромирования готовится. нахлорсодержащем связующем, представляющем собой раствор поливинилхлорида ворганических растворителях (например, диметилформамиде с последующим разбавлением ацетоном), а защитная обмазкаготовится из смеси порошков А 120 з и криолита (АзРЗйаГ), замешанных на насыщенном растворе борного ангидрида в органическом растворителе (например, техническом спирте или ацетоне), При этом для насыщающей обмазки соотношение компонентов следующее, мас. :Порошок хрома 50 - 60 Связка , Остальное Связку готовят следующим образом, Берут поливинилхлорид -СН 2-СНО-) х и) и диметилформамид(С 2 Н 70 И) в соотношении 1; (9 - 10):и разбавляют органическим растворителем, например ацетоном, до 1 - 2 концентрации. Подготовленную таким образом насыщающую обмазку наносят на изделия путем окунания в пасту или пасту наносят на изделия кистью. После этого сушат на воздухе при комнатной температуре 4 - 5 ч. Затем наносят защитную обмазку.Защитную обмаэку готовят следующим образом,Смешивают порошки А 20 з (39 - 43 мас. %) с криолитом АГз ЗйаЕ (7 16 мас о )Готовят насыщающий раствор борного ангидрида (ВгОз) в органическом растворителе (например, ацетоне или техническом .спирте) в, соотнощении 1:(3 - 4) соответственно.Смешивают смесь порошка А 20 э (39 - 43.мас.%) и криолита (7 - 16 мас.0 ) с насыщенным раствором борного ангидрида в органическом растворителе (45 - 50 мас.%).После операции по нанесению защитной обмазки кистью или путем окунания проводят сушку изделий на воздухе при комнатной температуре 3 - 4 ч, Затем изделие с обмазкой упаковывают в контейнер и засыпают нейтральной засыпкой, в качестве которой используют молотый шамот или А 20 з,или кварцевый песок, герметизируют плавким затвором (силикат глыбы) и помещают в печь для хромирования, Температура в печи 1000 С, продолжительность насыщения,4 ч. Затем тигли извлекают из. печи и после охлаждения до комнатной температуры их распаковывают. При этом насыщающая обмазка легко отделяется от упрочняемых изделий, Способ хромирования стальных изделий в обмазках, включающий нанесение на сыщающей обмазки, содержащей порошокхрома и связующее, сушку и насыщение, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса, повышения коррозионной и кавитационной стойкости, пе ред насыщением проводят нанесениезащитной обмазки, содержащей оксид алюминия, криолит и насыщенный раствор борного ангидрида в органическом растворителе в соотношении 1:(3-4) с после дующей сушкой, при следующем соотношении ингредиентов, мыс. :Оксид алюминия 39 - 43 Криолит 7 - 16 Насыщенный раствор35 борного ангидрида в органическомрастворителе всоотношении 1:(3-4) 45-50,а в качестве связующего насыщающая обмазка содержит 1 - 2%-ный органический 40 раствор смеси поливинилхлорида и диметилформамида при их соотношении 1;(9 - 10), при следующем соотношении ингредиентов, мас,%:Порошок хрома45 1-2-ный органическийраствор смеси поливинилхлорида и диметилформамидапри их соотношении. 1:(9-10) 40 - 50,50 - 60 Микротвердость и толщину диффузив- .ных слоев определяют на приборе ПУТпостандартной методике,Кавитационную стойкость определяют5 магнитострикцианным методом на прибореУЗДНТ,средой служит водопроводная вода, оценивают износ по потере массы навесах ВЛРг в течение 10 ч,Корроэионную стойкость оценивают ве 10 совым методам, коррозионной средой служит 0,1 н, раствор Н 2304 и 3-ный растворйаС 1 в воде.В таблице приведены характеристикиполученных покрытий,15Формула изобретениясовой показатель коррозии,кгДЗИч)агрессивная соеваЪ Евор 3-ный растворПВС 1 Навитационная стой Компоненты обмаэки.иас.8ем масыщашцей защитной Нвсыщаемый материал(1:3) 45 0,8020 0,8060 0,8080 5, 5 52 1420 19 16500 21 16750 Сталь 20 Сталь 45 Сталь УВ 0,0016 0,0016 0,0016 0,7310 0,7350 0,7390 33,0,0015 0,0015 0,0015 1450 4,0 16500 3,5 16750 3,2 Сталь 20 Сталь 45 Сталь УО Адгоз 41,криолит 11раствор ВгОВ ворганическомрастворителе(1:3) 48 3,5 3,2 3,8 3,7 3,3 0,7280 0,7400 0,7400 Сталь 20 Сталь 45 Сталь УВ 1320-145165006750 0,0015 0,0015 0,0015 0,00180,0018 0,0018 30 1300-1420 4,9 0810 12 16500 4,70,810 13 16750 4,7 0,810 таль 20 таль 45 таль УВ 0,0016 0,0016 0,006 0,8000 0,8000 0,8000 34 1320-1440 4,61 Э )6500 4,4 15 16750 44 Сталь 20 Сталь 45 Сталь УВдля сталей 45 и УВ приведены толщины карбидного слоя, а для сталия стали 20 " общая толщина карбидногослоя и твердого раствора имеч Окись хрома 40,порошок алюминия 15,окись алюминия 20,хлористый алюииний 4,связка 21 (прототип)Порошок хрома 50,связка (05-ныйорганический растВОР ПОПИВИИИПХЛОрида в диметилформамнда (1:9 50Порошок хрома 50связка (12-ный органический раст"ВОР ПОЛИВИНИЛХло"рида а диметилфор"наниде (19 50Порошок хРОИВ 50,связка (1,52-ныйорганицеский раствор поливинилхло"рида в дннетилфориамиде (1:10 50Порошок хрома 50,связка (24-ный органический растВОР поливииилхлорида в динетилформемиде (110 50порошок хрома 50,связка (252-ный ор"ганический раствор поливинилхлорида и димвтилформамида (1:11 50Порошок хрома 50,связка (34-ный органический раствор полиеинилхлорида и дииетилформамида ( 1: 1 О 50Порошок хрома 30,связка (15-ный органический раствор поливинилхлорида и диметилфор"намида (10:8,5 70Порошок хрома 40,связка (154"ный органический раствор полнаинилхлорида и диметилфорнамида (9 Н 60Порошок хрома 55,связка (152-ный органический раствор1 оливинилхларида идинетилфорнаиида(19 Э 5Порошок хрома 45,связка (15 ь-ный органический растворполмвинилхлорида идиметилформамида(1:9 55 Характеристика покрытий на основе карбидов хгома, полученных хроми"ровением в обмазках при 1000 С и еьщершке 4 ц на углеродистых сталях