Способ диффизионного цинкования алюминия и его сплавов

ОП ИСАЙ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциЬпис тически кРеспублик и 945243(5)М. Кл. С 23 С 9/1 О 3 Ьеударстееииый комитет СССР по делам изабретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Г,Н. Дубинин и А,П. Кушнаренко РМосковский институт инженеров гражданск й авиации(54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО ЦИНКОВАНИЯ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ Изобретение относится к химикотермицеской обработке алюминия и его сплавов,Известен способ диффузионного цинкования алюминия и его сплавов5 с целью упрочнения поверхности и повышения коррозйонной стойкости в среде влажного воздуха включающий нагрев изделий из алюминия и его сплавов в смеси порошков, вес.3:2 п 20-30А 1 40-501 Н С 1 1-3ОстальноеНасыщение производится в герметичном контейнере при 250-600 С в течение 1-10 ц 113. Недостатком этого способа является большая продолжительность процесса, необходимость проведения повторного нагрева для закалки термически упроцняемых сплавов. 2Известен способ цинкования алюминия и его сплавов, включающий обработку изделия в расплаве смеси галогенидов щелочных (щелочноземельных)металлов, содержащей соли цинка.Причем суммарное содержание солейщелочных металлов превышает содержание соли цинка21,Известный способ имеет ряд недостатков, При диффузионном цинкованииалюминия и его сплавов известнымспособом происходит снижение прочностных свойств вследствие оплавления межзеренных границ, приводящее к образованию концентраторов напряжения.Снижение прочности сплавов происходит вследствие снижения концентрации упрояныющих элементов в сплаве,+с расплавом содержащим ионы Еппо реакции (1), приводит к выделению большого количества цинка наповерхность иэделия, что вызываетпри температурах процесса болев420 ф С .оплавление поверхности и изменение размеров и конфигурациивследствие оплавления.Наиболее близким к предлагаемому 1является способ 3 получения цинкаиз расплавов хлоридов, включающийэлектролизное разложение хлоридацинка и выделение цинка на катодепри плотности тОкд= 015 А/дм , 5Расплав для электролиза содержит,4:.С 1 51,3КС 1 35,7гпс 1. 13Недостатком способа является низЯкая коррозионная стойкость изделии,обусловленная высокой концентрациейцинка в покрытии и резким снижениемее при переходе в основу, а такженизкое качество изделий, связанноес оплавлением поверхности или полное растворение изделия в электролите в результате активного взаимодействия по реакциипри температуре процесса более 420 С,Целью изобретения является повышение механических свойств изделия:поверхностной твердости, прочности,коррозионной стойкости, предотвращения оплавления при цинковании при тем.пературе более 420 С.Поставленная цель достигаетсятем, что на изделие накладываютперед выдержкой отрицательный электрический потенциал величиной 1-38.Наложение отрицательного электри- фоческого потенциала на изделие изалюминия или его сплавов, погруженного в расплав соли, содержащегоболее 103 2 ПС , не оказывает замет"ного влияния на процесс самопроиз.вольного выделения цинка по реакциивследствие большой глубины еепротекания, При 500 С константаравновесия реакцииКг = 1 108 интервале концентрации ЗфпСДс 101 50наблюдается некоторое увеличениемассы выделяемого на поверхностиизделий цинка с увеличением по абсолютной величине потенциала изделия.При концентрации ЕпС 3 нало" 5жение потенциала на изделие вызываетуменьшение массы выделяемого цинкас увеличением потенциала по абсолют Содержание компонентов, вес.Ф, в составе Компоненты А Б В 42,7 50 2 5749 41,5 57 1,5 0,7 При температуре 500 С в течение 30 мин при наложении электрического потенциала 1-3,0 В.По окончании выдержки изделие закаливают в воде и подвергают естественному старению (Ъ 96 ч),Свойства изделий, полученные после цинкования, приведены в табл. 2,43 4ной величине. При Ч-3,8 В и концентрации ЕПС 1 0,М наблюдается полное прекращение выделения цинка. Явление обьясняется невозможностью протекания реакциивследствие пассивации поверхности, электролитическое выделение цинка не наблюдается вследствие протекания процесса 1 П + 2 еЕп не на поверхности, а в+Я- ора сплаве.Таким образом, наложение потенциала на изделие из алюминия или его сплава, погруженного в расплав, или вызывает слабое влияние на процесс образования цинкованного покрытия, или вызывает уменьшение количества выделяемого цинка и в предельном случае полное прекращение образования покрытия (процесс подобен катодной защите), При концентрации ЕПС менее 3,03 электролиз ЕпС 1 не является ответственным за процесс образования покрытия.П р и и е р, Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.Изделие погружается в солевой расплав смеси галогенидов цинка (концентрация не более 3) и щелочных металлов, затем на изделие подается отрицательный потенциал, выдерживается в течение времени, обеспечивающего образование диффузионного слоя необходимой глубины.Насыщение образцов сплавов А 7 и Д 16 толщиной 4,0 мм проводят в ванне с расплавом составов А,Б,В.Результаты приведены в табл. 1,Таблица 1945213 О. о о Щ а 1о эХ ЭЯО аа йд й Э Х 333 й 1 Х 0 е а с а 31 о а С ХО К М фзс 1 1 111 1 1 1 1 1 а Щ да Э Х Е 6) о о 1 Д й д щ о О. М 1 1- о эХ 1- 1 1 6 Х й - Х 1- 333 х с 3 а Э о 1 й е 333 1 О. 3 Э а % х о о с о дав Х гиО 3 Еа ХО 1 Са 1 1 Э4 11 1 1 1 11Х 1- о оо ф 1 3- Х оа Э Э Уй ШО ыс 1 (9 0 аХ 1- 1 Э Эс 1 й Щ с с о 11-Э Э Х 1 Э 1 а фе с Ф С с о 1Ю Э1 1 о)Х 2 1- О Э ф 1 1 3 1Щ 1й1- 1О 1Х 10 1йО 11ФХхоФ 1УХ333 1хЭ 1Х 11 1 1 1 1 1 1 1 1 а Х 1 1 1 30й0 1 М 1 1 Х 1 1 1 1 .о 1 Е 3 Х 1 %С 3 1 С 3. 111 1 1 1 1 1 1 1 1 -13 ф 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 СО 0 Ю Ю Ю Рл 1 СЧ 1 3 )Х Б 1 3 л о Ф ф Я Ф Х 333 ф Х Щ с о о а а Х 3;.Х1 3 Х З а 3-а Х 3-1 о х о 3: С С М М Ю; ОЪ 3 Г СЧ - М . СЗЪ СО О СО О 1Г СО 3 л 3 1 1 лл -3 О а Ю Ю а а Ю а аЮл л л л л л л С 3 3 л 3 О СО СО СО СО СО СОСО СО СО М М Ю СО а Ю СО а Ю СО аай4 оо ха йа що о х 9 % 1 0 1 х Щ х М а Э 1 с о кХ 1- Х 9 9о со о й Х Х Э Щ с С ц Щ а 1- ч о й о а с м о о о с о Ос хБЭХх оЩО 9Эк О945243 10 и повысить их корроэионную стой- костьформула изобретения Составитель Н.Шепитько Техред Т, Маточка Коррр О. Билак Редактор Н.Гунько Заказ 5267/37 Тираж 1053ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,9Эффект упрочнения изделия, повышение твердости его поверхности и предотвращение оплавления поверхности связан со снижением концентрации цинка в покрытии. Наложение электрического отрицательного потенциала позволяет лимитировать обмен по реакции (1), Это позволяет проводить процесс насыщения при температуре более 420 С (42 Ф С Т 660 С), исключив оплавление и растворение иэделия, а следовательно, совместить процесс диффузионного насыщения с нагревом для закалки иэделий иэ термически упрочняемых сплавов.Коррозионная стойкость иэделий, подвергнутых диффузионному насыщению предлагаемым способом, которую оценивают весовым методом, увеличивается в сравнении с обработанными известными способами в 2 раза, вследствие,образования диффузионного слоя с концентрацией цинка на поверхности от 15 до 30 (В зависимости от концентрации ЕлС 12 и потенциала изделия), плавно снижающейся по глубине дифуэионного слоя.Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет повысить механические свойства иэделий, подвергнутйх цинкованию, исключить их оплавление и растворение прио температурах процесса более 420 С 1Способ диффузионного цинкованияалюминия и его сплавов, включающийнагрев и выдержку в расплаве солей,содержащем галогениды цинка и щелоч В ных металлов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияповерхностной твердости, прочности,коррозионной стойкости и предотвращения оплавления при температуре на сыщения, на изделие перед выдержкойнакладывают отрицательный электрический потенциал величиной 1-3 В.2. Способ по и, 1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что в качестве насы щающей среды используют расплавследующего состава, вес.Ф:Хлорид калия 42,7-57Хлорид пития 41,5-57Хлорид цинка 0,3-1,5 25Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ю 561735, кл. С 23 С 9/00, 1977,зв 2. Патент Германии й 632774,кл. 48 В 9/10, опублик. 1936,3. Р Ж "Металлургия", 1977 5 ЛФ