ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Данная разработка явилась результатом научно-исследовательской работы.

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов, сплавов и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной, химической и других областях промышленности для повышения эксплуатационной стойкости деталей машин и технологической оснастки.

Цель изобретения - увеличение толщины диффузионного слоя, повышение его коррозионной стойкости и микро- твердости.

Состав для диффузионного хромирования стальных изделий включает оксид хрома, порошок алюминия, порошок меди, хлористый аммоний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошок меди 20-30

Порошок алюминия 15-17

Хлористый аммоний 2-3

Оксид хрома Остальное

Порошок меди, введенный в количестве 20-30 мас.% в состав для хромирования, при восстановлении алюминием оксида хрома вступает во взаимодействие с восстановленным хромом 'с образованием сплава.

При насыщении стальных изделий из порошковой смеси предлагаемого состава медь вытесняет атомы хрома из сплава, тем самым способствует формированию бездефектного диффузионного слоя, повышает коррозионную стой- кость, толщину и микротвердость слоя.

Кроме того, введение порошка меди в количестве 20-30 мас.% обеспечивает технологичность хромирующего состава и максимальную скорость хромирования. Хлористый аммоний в предлагаемом составе используется как активатор.

Оксид хрома в предлагаемом составе - стандартный порошок (ГОСТ 2912-73), порошок меди - стандартный (ГОСТ 4960-75), порошок алюминия - стандартный (ГОСТ 6058-73), активатор - по ГОСТ 3773-72.

Для выбора оптимального количества вносимого компонента порошка меди приготовлены смеси из компонентов., содержащих каждая, мас.%: алюминий 16, хлористый аммоний 1,5 (как в прототипе), отличающиеся друг. от друга содержанием меди, равным в каждой смеси, мас. %: 15; 20; 25; 30, 35, а также содержанием оксида хрома, составляющим дополнительную до 100 % часть в каждой смеси.

Процесс диффузионного насыщения осуществляют при 920-950 ⁰ С в течение 4 ч в контейнерах с плавким затвором.

Данные по влиянию количества меди в порошковой смеси на толщину диффузионного слоя, микротвердость, коррозионную стойкость.

Изменение содержания порошка меди от 20 - 30 мас.% оказывает существенное влияние на толщину, микротвердость, коррозионную стойкость хромирующего покрытия.

Содержание порошка меди в смеси более 30 мас.% после процесса насыщения приводит к резкому снижению плотности и толщины диффузионного слоя образцов и снижению коррозионной стойкости до 5,2 х 10 ^-3 - 6,1 • 10 ^-3 г/мм ^{2 х} ч, и микротвердости до 10300-12900 МПа, а толщина слоя составляет 18-29 мкм.

При содержании порошка меди в смеси менее 20 мас.% наблюдается уменьшение толщины диффузионного слоя, при этом коррозионная стойкость падает до 2,5 х 10 ^-3 - 3,10 х 10 ^-3 г/мм ² ч и микротвердость снижается до 11500 - 13400 МПа.

При содержании порошка меди в смеси 20-30 мас.% диффузионный слой имеет достаточную толщину, коррозионную стойкость, микротвердость.

Таким образом, наилучшими 'показателями обладают составы 2 - 4 включающие, мас.%:

Порошок меди 20-30

Порошок алюминия 15-17

Хлористый аммоний 1-2

Оксид хрома Остальное

Далее восстановленную смесь просеивают через сито и смешивают с активатором в конусном смесителе в течение 10-15 мин.

Герметизацию контейнера осуществляют борным ангидридом с измельченным стеклом, которые в процессе нагрева контейнера образуют плавкий затвор.

Процесс насыщения проводят при , 930±20 ⁰С в течение 4 ч.

Пример 1. Готовят смешиванием смесь для насыщения, содержащую, мас.%:

Порошок меди 20

Порошок алюминия 15

Хлористый аммоний 2

Оксид хрома 63

Смесь предварительно восстанавливают в контейнере при 900 ⁰ С. При этом порошок алюминия восстанавливает оксид хрома до чистого хрома. Восстановленный хром вступает до взаимодействие с медью с образованием химического соединения. Кроме того, порошок меди играет роль инертной добавки, снижающей конечную температуру восстановления оксида хрома. Охлаждают контейнер до комнатной температуры и используют готовую смесь для насыщения с добавлением 1 % хлористого аммония.

Приготовленные образцы из сталей 45, У10 и ХВГ упаковывают в контейнер и засыпают приготовленной смесью. Наводят плавкий затвор и помещают о контейнер в печь, нагретую до 930 ⁰ С, выдерживают в течение 4 ч. Затем контейнер извлекают из печи, охлаждают до комнатной температуры и распаковывают.

Пример 2. Процесс проводят аналогично примеру 1, при этом насыщающий состав имеет следующее содержание компонентов, мас.%;

Порошок меди 25

Порошок алюминия 16

Хлористый аммоний 2,5

Оксид хрома 56,5

Процесс хромирования проводят при 940 ⁰С в течение 4 ч. Испытания полученных образцов по примерам 1 и 2 и прототипа проводились в 107-ном растворе азотной кислоты при температуре раствора 70 ⁰С. Скорость коррозии оценивали по потере массы образцов.

Взвешивание проводили на весах "МЕСНАNIKIZAKTAPYPRECYUWET" с точностью до 0,001 г.

Микротвердость определялась на микротвердомере ПМТ-3, толщина диффузионного слоя - на металлографическом микроскопе "Неофот-21".

Таким образом, использование предлагаемых составов позволяет повысить коррозионную стойкость в 1,3-5 раз, толщину диффузионного слоя в 1,7-2,8 раза и микротвердость в 1,3-1,4 раза.

Кроме того, понижение температуры процесса насыщения до 930±20 ⁰С дает возможность использования стандартных электрических печей.