MD561Z - Procedeu de tratament anticoroziv al oţelului - Google Patents

Procedeu de tratament anticoroziv al oţelului Download PDF

Info

Publication number
MD561Z
MD561Z MDS20120031A MDS20120031A MD561Z MD 561 Z MD561 Z MD 561Z MD S20120031 A MDS20120031 A MD S20120031A MD S20120031 A MDS20120031 A MD S20120031A MD 561 Z MD561 Z MD 561Z
Authority
MD
Moldova
Prior art keywords
steel
coating
machining
electrolyte
pores
Prior art date
Application number
MDS20120031A
Other languages
English (en)
Russian (ru)
Inventor
Владимир ПАРШУТИН
Анатолий ПАРАМОНОВ
Эмиль ПАСИНКОВСКИ
Александр КОВАЛЬ
Наталия ЧЕРНЫШЕВА
Николае ШОЛТОЯН
Original Assignee
Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы filed Critical Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы
Priority to MDS20120031A priority Critical patent/MD561Z/ro
Publication of MD561Y publication Critical patent/MD561Y/ro
Publication of MD561Z publication Critical patent/MD561Z/ro

Links

Landscapes

  • Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la procedeele electrice şi termochimice de prelucrare a pieselor din oţel şi poate fi folosită în industria construcţiilor de maşini şi în construcţia aparatelor pentru mărirea rezistenţei la coroziune a pieselor maşinilor, sculelor şi utilajului tehnologic.Procedeul, conform invenţiei, constă în aceea că se efectuează alierea prin scântei electrice a suprafeţei piesei din oţel strat cu strat cu durata impulsurilor de 10…2500 µs şi frecvenţa de 1500…25 Hz corespunzător, cu obţinerea unei acoperiri, apoi se efectuează tratamentul termochimic anodic al acoperirii obţinute timp de 1…5 min într-un electrolit ce conţine compuşi anorganici ai azotului cu un adaos de 0,5…15 g/l de tanin la tensiunea dintre electrozi de 150…220 V, densitatea curentului de 1…20 A/cm2 şi temperatura anodului de 600…900°C cu călirea-oxidarea ulterioară în electrolit. După aceasta piesa se menţine timp de 3…5 ore în acid ortofosforic concentrat şi/sau într-o soluţie de nitrit de sodiu cu concentraţia de 30…150 g/l la temperatura de 70…100°C, apoi piesa se spală, se usucă şi porii acoperirii se umplu electrolitic cu material izolant.

Description

Invenţia se referă la procedeele electrice şi termochimice de prelucrare a pieselor din oţel şi poate fi folosită în industria construcţiilor de maşini şi în construcţia aparatelor pentru mărirea rezistenţei la coroziune a pieselor maşinilor, sculelor şi utilajului tehnologic.
Se cunoaşte un procedeu de aliere cu scântei electrice a suprafeţelor metalelor, eficient la modificarea compoziţiei chimice şi a proprietăţii straturilor superficiale ale materialelor metalice, bazată pe utilizarea fluxurilor concentrate de energie electrică la trecerea descărcărilor electrice prin impulsuri în mediul gazos şi transferul polar al materialului anodului pe suprafaţa catodului. În urma interacţiunii fazelor lichide ale materialului anodului şi catodului în straturile superficiale se formează o serie de compuşi chimici, proprietăţile cărora se pot pronostica. Pe baza introducerii componenţilor corespunzători de aliere se pot obţine aliaje cu o înaltă rezistenţă la coroziune [1].
Dezavantajele acestui procedeu sunt rugozitatea relativ înaltă şi discontinuitatea acoperirii, existenţa distribuţiei neuniforme a unor sectoare active ale suprafeţei modificate.
În calitate de cea mai apropiată soluţie serveşte procedeul de mărire a rezistenţei la coroziune a oţelului care constă în aceea că piesa din oţel mai întâi se supune alierii cu scântei electrice cu un metal rezistent la coroziune, cu timpul specific de aliere de 1 min/cm2, la un regim cu energia descărcării electrice în diapazonul 0,3…4,0 J. Apoi se efectuează tratamentul, care constă în încălzirea anodică a piesei timp de 30 s într-un electrolit, ce conţine compuşi azotici NH4Cl 100 g/l şi NH4OH 50 g/l sau NH4Cl 110 g/l şi NaNO3 110 g/l, până la temperatura de 750°C, la tensiunea dintre electrozi de 150…220 V, cu densitatea curentului electric de 1…15 A/cm2, şi răcirea ulterioară a piesei la aer [2].
Dezavantajele acestui procedeu constau în aceea că tratamentul termochimic nu influenţează continuitatea acoperirii, ca rezultat al tratamentului în pori se formează numai stratul de nitrură, rezistenţa la coroziune a căruia ar putea fi insuficientă într-un şir de medii agresive, ceea ce duce la corodarea acoperirii, îndepărtarea produselor coroziunii şi, astfel, la deteriorarea piesei.
Problema pe care o rezolvă invenţia constă în elaborarea unui procedeu de mărire a rezistenţei la coroziune a oţelului supus alierii prin scântei electrice, care asigură rezistenţa necesară la coroziune a metalului în pori.
Problema se soluţionează prin aceea că procedeul de tratament anticoroziv al oţelului, conform invenţiei, constă în alierea prin scântei electrice a suprafeţei piesei din oţel strat cu strat cu durata impulsurilor de 10…2500 µs şi frecvenţa de 1500…25 Hz corespunzător, cu obţinerea unei acoperiri. Apoi se efectuează tratamentul termochimic anodic al acoperirii obţinute timp de 1…5 min într-un electrolit ce conţine compuşi anorganici ai azotului cu un adaos de 0,5…15 g/l de tanin la tensiunea dintre electrozi de 150…220 V, densitatea curentului de 1…20 A/cm2 şi temperatura anodului de 600…900°C cu călirea-oxidarea ulterioară în electrolit. După aceasta piesa se menţine timp de 3…5 ore în acid ortofosforic concentrat şi/sau într-o soluţie de nitrit de sodiu cu concentraţia de 30…150 g/l la temperatura de 70…100°C, apoi piesa se spală, se usucă şi porii acoperirii se umplu electrolitic cu material izolant.
Rezultatul tehnic al aplicării procedeului constă în mărirea rezistenţei la coroziune a pieselor datorită pasivizării metalului de bază în pori şi formarea în pori a unui strat de nitruri şi tanaţi care permite de a evita corodarea acoperirii rezistente la coroziune şi uzură depuse prin alierea cu scântei electrice şi exfolierea ei.
Exemplu de realizare a invenţiei
Încercările au fost efectuate în modul următor. Mostrele au fost confecţionate din oţel CT.3 (componenţa, % de masă: C - 0,14…0,22, Mn - 0,40…0,65, Si - 0,12…0,30, restul - Fe), în formă de placă cu suprafaţa de 2 cm2.
Alierea mostrelor a fost efectuată cu aliaj BK8 (componenţa, % de masă: WC - 92, Co - 8).
Grosimea stratului aplicat a constituit 0,2…0,4 mm. Procesul de depunere a fost realizat în trei etape. La prima etapă prelucrarea a fost efectuată la regimuri fine, durata impulsului de 30 µs şi frecvenţa de 1200…1500 Hz. Ca rezultat, s-a obţinut o acoperire cu grosimea de 0,1…0,15 mm, cu rugozitate joasă şi un număr mic de pori. La a doua etapă prelucrarea s-a efectuat la regimuri mai dure (regim grosier), durata impulsului fiind de 1000 µs şi frecvenţa de 50…100 Hz. S-au obţinut acoperiri cu grosimea de 0,15…0,2 mm. La cea de-a treia etapă prelucrarea a fost efectuată din nou la un regim fin, durata impulsului de 30…40 µs şi frecvenţa de 1200…1500 Hz. În acelaşi timp, acoperirile aplicate anterior s-au netezit, devenind mai omogene şi continue.
Este de menţionat că pentru aplicarea straturilor mai groase de o calitate bună este necesar de a efectua alierea prin scântei electrice a suprafeţei strat cu strat, alternând regimurile fine şi dure.
Tratamentul termochimic anodic al mostrelor a fost efectuat într-un electrolit care conţine, g/l: NH4Cl - 110 şi NaNO3 - 110, cu un adaos de 10 g/l de tanin, la tensiunea de 200 V la electrozi, densitatea curentului de 2 A/cm2, temperatura anodului de 750°C, timp de 3 min, urmat de călirea-oxidarea în electrolit.
Apoi mostrele au fost spălate cu apă şi introduse în acid ortofosforic concentrat pentru 4 ore şi într-o soluţie de nitrit de sodiu NaNO2 cu concentraţia de 50 g/l la temperatura de 70°C.
Pentru comparaţie, mostrele din oţel neprelucrat au fost supuse unui tratament cu acid ortofosforic concentrat sau într-o soluţie de nitrit de sodiu cu concentraţia de 50 g/l, sau într-o soluţie de acid sulfuric de 48% timp de 4 ore.
Mostrele aliate cu aliajul BK8 şi supuse tratamentului termochimic după pasivizare au fost spălate în apă fierbinte şi plasate în calitate de catod într-o baie cu soluţie de electrolit apos de email В-ФЛ-1199 Э, cu concentraţia de 4% la pH 7,4. Procesul de depunere s-a efectuat la o tensiune de 40 V la electrozi şi o durată de 100 s. Acoperirea obţinută a fost fixată la 180°C timp de 30 min.
Pentru a confirma faptul că aplicarea procedeului rezolvă problema propusă, au fost efectuate încercări comparative, rezultatele cărora sunt prezentate în tabel. Rezistenţa mostrelor a fost determinată prin valoarea intensităţii curentului de dizolvare anodică la testări în soluţia apoasă ce conţine, g/l: NaCl - 7,0 şi Na2SO4 (anhidru) - 7,0 pentru diferite valori ale potenţialelor anodice.
Tabel
Influenţa tipului de prelucrare asupra intensităţii curentului de dizolvare anodică
Tipul procedeului de prelucrare Ia, mA la φ=0 V Ia, mA la φ=0,4 V Ia, mA la φ=1,2 V Oţel neprelucrat 560,0 600,0 640,0 Oţel pasivizat în H2SO4 21,2 110,0 - Oţel pasivizat în NaNO2 8,1 52,0 136,5 Oţel pasivizat în H3PO4 0,0 0,0 3,5 Oţel supus tratamentului termochimic 25,6 38,5 69,4 Oţel aliat cu BK8 21,4 42,5 61,5 Oţel aliat cu BK8 şi pasivizat în H3PO4 8,3 14,2 24,4 Oţel aliat cu BK8 şi pasivizat în NaNO2 7,3 24,5 46,0 Oţel aliat cu BK8 şi supus tratamentului termochimic 12,4 20,1 29,2 Oţel aliat cu BK8, supus tratamentului termochimic şi pasivizat în H3PO4 5,4 10,6 15,3 Oţel aliat cu BK8, supus tratamentului termochimic şi pasivizat în H3PO4 şi NaNO2 4,2 7,5 10,1 Oţel aliat cu BK8, supus tratamentului termochimic şi pasivizat în H3PO4, cu umplerea electrolitică a porilor 2,0 3,5 5,3
Din datele prezentate în tabel este clar că pasivizarea mostrei din CT. 3 în acid sulfuric reduce intensitatea curentului de dizolvare anodică de 5,45…26,4 ori. Pasivizarea oţelului în nitrit de sodiu (NaNO2) reduce şi mai mult intensitatea - de 4,7…69,1 ori. Pasivizarea oţelului în acid ortofosforic reduce la maxim coroziunea, la potenţialele 0,0 şi 0,4 V suprafaţa este pasivizată complet şi curentul lipseşte, iar la un potenţial de 1,2 V intensitatea curentului de dizolvare anodică se diminuează de 182,9 ori comparativ cu oţelul neprelucrat. Cu toate acestea, pelicula de protecţie care acoperă întreaga suprafaţă a mostrei cu timpul se perforează şi pe ea apar focare separate ale coroziunii.
În cazul tratamentului termochimic al mostrei din oţel intensitatea curentului de dizolvare anodică scade de 9,2…21,9 ori datorită formării pe suprafaţă a stratului de nitrură rezistent la coroziune, pe care este format tanatul de fier.
Pe suprafaţa mostrei din oţel aliată cu aliaj dur BK8, prin impulsuri cu parametrii menţionaţi, se formează o acoperire rezistentă la uzură cu rugozitate scăzută care conţine un număr mai mic de pori decât acoperirile obţinute prin tehnologia obişnuită. Aceasta duce la diminuarea intensităţii curentului de dizolvare anodică de 10,4…26,2 ori în comparaţie cu oţelul neprelucrat, deoarece prin pori ionii agresivi de C1- şi SO4 2- pătrund într-o măsură mai mică în substratul de oţel şi îl corodează nesemnificativ.
În cazul alierii suprafeţei mostrei cu aliajul BK8 şi pasivizării ulterioare a acoperirii obţinute în acid ortofosforic concentrat intensitatea curentului de dizolvare anodică este mai mică de 2,5…3,0 ori comparativ cu oţelul doar aliat, datorită pasivizării piesei în porii existenţi. Un efect puţin mai mic, de 1,3…2,9 ori, se observă la pasivizarea suprafeţei aliate în nitrit de sodiu. Dacă supunem tratamentului termochimic mostra din oţel aliat cu BK8, atunci în comparaţie cu suprafaţa aliată, intensitatea curentului de dizolvare anodică se diminuează de 1,7…2,1 ori, datorită formării în pori a unui strat de nitrură concomitent cu tanaţii. În cazul alierii oţelului cu tratamentul termochimic ulterior şi pasivizării în acid ortofosforic intensitatea curentului de dizolvare anodică se diminuează de 4 ori în comparaţie cu oţelul supus doar alierii.
Cu toate acestea, cel mai mare efect pozitiv se observă la tratamentul combinat, alierea cu BK8, tratamentul termochimic şi pasivizarea în acid ortofosforic, urmată de umplerea electrolitică a porilor. În acest caz, intensitatea curentului de dizolvare anodică în comparaţie cu suprafaţa neprelucrată a oţelului scade de 120…280 de ori, în comparaţie cu suprafaţa doar aliată - de 10,7…12,1 ori, iar în comparaţie cu suprafaţa supusă alierii, tratamentului termochimic şi pasivizării în acid ortofosforic - de 2,7…3,0 ori.
Astfel, procedeul elaborat permite mărirea semnificativă a rezistenţei la coroziune a acoperirilor obţinute prin aliere cu scântei electrice datorită măririi continuităţii lor şi diminuării considerabile a coroziunii porilor existenţi.
1. Томашов Н., Чернова Г. Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы. Москва, Металлургия, 1986, с. 329
2. MD 3708 F1 2008.09.30

Claims (1)

  1. Procedeu de tratament anticoroziv al oţelului, care constă în aceea că se efectuează alierea prin scântei electrice a suprafeţei piesei din oţel strat cu strat cu durata impulsurilor de 10…2500 µs şi frecvenţa de 1500…25 Hz corespunzător, cu obţinerea unei acoperiri, apoi se efectuează tratamentul termochimic anodic al acoperirii obţinute timp de 1…5 min într-un electrolit ce conţine compuşi anorganici ai azotului cu un adaos de 0,5…15 g/l de tanin la tensiunea dintre electrozi de 150…220 V, densitatea curentului de 1…20 A/cm2 şi temperatura anodului de 600…900°C cu călirea-oxidarea ulterioară în electrolit, după care piesa se menţine timp de 3…5 ore în acid ortofosforic concentrat şi/sau într-o soluţie de nitrit de sodiu cu concentraţia de 30…150 g/l la temperatura de 70…100°C, apoi piesa se spală, se usucă şi porii acoperirii se umplu electrolitic cu material izolant.
MDS20120031A 2012-02-08 2012-02-08 Procedeu de tratament anticoroziv al oţelului MD561Z (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20120031A MD561Z (ro) 2012-02-08 2012-02-08 Procedeu de tratament anticoroziv al oţelului

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDS20120031A MD561Z (ro) 2012-02-08 2012-02-08 Procedeu de tratament anticoroziv al oţelului

Publications (2)

Publication Number Publication Date
MD561Y MD561Y (ro) 2012-11-30
MD561Z true MD561Z (ro) 2013-06-30

Family

ID=47296864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MDS20120031A MD561Z (ro) 2012-02-08 2012-02-08 Procedeu de tratament anticoroziv al oţelului

Country Status (1)

Country Link
MD (1) MD561Z (ro)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU461161A1 (ru) * 1971-07-13 1975-02-25 Институт Прикладной Физики Ан Мсср Способ химико-термической обработки металлов
SU969761A1 (ru) * 1980-02-20 1982-10-30 Институт Прикладной Физики Ан Мсср Способ обезуглероживани стали и электролит дл его осуществлени
SU1087566A1 (ru) * 1982-12-23 1984-04-23 Киевский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Гражданской Авиации Способ упрочнени изделий из конструкционной стали
MD1053G2 (ro) * 1997-04-10 1999-05-31 Uzina Experimentala A Institutului De Fizica Aplicata Al Academiei De Stiinte A Republicii Moldova Procedeu de aliere prin electrorodare
MD2959C2 (ro) * 2004-06-29 2006-08-31 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы Procedeu de prelucrare a pieselor din oţel pentru obţinerea stratului superficial anticorosiv
MD3708F1 (ro) * 2007-05-23 2008-09-30 Institutul De Fizica Aplicata Al Academiei De Stiinte A Moldovei Procedeu de marire a rezistentei otelului la coroziune
MD3974C2 (ro) * 2008-01-23 2010-06-30 Павел ТОПАЛА Procedeu de durificare a suprafeţelor metalice prin descărcări electrice
MD164Z (ro) * 2009-04-15 2010-10-31 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы Procedeu de lipire a aliajelor dure sinterizate şi a oţelurilor carbon
MD192Z (ro) * 2009-06-04 2010-11-30 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы Procedeu de prelucrare termochimică a pieselor din oţel
MD336Z (ro) * 2010-03-03 2011-09-30 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы Procedeu de tratare termochimică a pieselor de metal
  • 2012

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU461161A1 (ru) * 1971-07-13 1975-02-25 Институт Прикладной Физики Ан Мсср Способ химико-термической обработки металлов
SU969761A1 (ru) * 1980-02-20 1982-10-30 Институт Прикладной Физики Ан Мсср Способ обезуглероживани стали и электролит дл его осуществлени
SU1087566A1 (ru) * 1982-12-23 1984-04-23 Киевский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Инженеров Гражданской Авиации Способ упрочнени изделий из конструкционной стали
MD1053G2 (ro) * 1997-04-10 1999-05-31 Uzina Experimentala A Institutului De Fizica Aplicata Al Academiei De Stiinte A Republicii Moldova Procedeu de aliere prin electrorodare
MD2959C2 (ro) * 2004-06-29 2006-08-31 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы Procedeu de prelucrare a pieselor din oţel pentru obţinerea stratului superficial anticorosiv
MD3708F1 (ro) * 2007-05-23 2008-09-30 Institutul De Fizica Aplicata Al Academiei De Stiinte A Moldovei Procedeu de marire a rezistentei otelului la coroziune
MD3974C2 (ro) * 2008-01-23 2010-06-30 Павел ТОПАЛА Procedeu de durificare a suprafeţelor metalice prin descărcări electrice
MD164Z (ro) * 2009-04-15 2010-10-31 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы Procedeu de lipire a aliajelor dure sinterizate şi a oţelurilor carbon
MD192Z (ro) * 2009-06-04 2010-11-30 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы Procedeu de prelucrare termochimică a pieselor din oţel
MD336Z (ro) * 2010-03-03 2011-09-30 Институт Прикладной Физики Академии Наук Молдовы Procedeu de tratare termochimică a pieselor de metal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Томашов Н., Чернова Г. Теория коррозии и коррозионностойкие конструкционные сплавы. Москва, Металлургия, 1986, с. 329 *

Also Published As

Publication number Publication date
MD561Y (ro) 2012-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kumar et al. Corrosion protection performance of single and dual Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) coating for aerospace applications
Jin et al. Effect of carbonate additive on the microstructure and corrosion resistance of plasma electrolytic oxidation coating on Mg-9Li-3Al alloy
Joni et al. Effect of KOH concentration on the electrochemical behavior of coatings formed by pulsed DC micro-arc oxidation (MAO) on AZ31B Mg alloy
Jiang et al. Micro-arc oxidation (MAO) to improve the corrosion resistance of magnesium (Mg) alloys
Sobolev et al. Synthesis and growth mechanism of ceramic coatings on an Al-Cu alloy using plasma electrolytic oxidation in molten salt
Sobolev et al. Comparison of plasma electrolytic oxidation coatings on Al alloy created in aqueous solution and molten salt electrolytes
Wang et al. Preparation and properties of ceramic coating on Q235 carbon steel by plasma electrolytic oxidation
Imbirovych et al. Modification of oxide coatings synthesized on zirconium alloy by the method of plasma electrolytic oxidation
Hussein et al. Production of high quality coatings on light alloys using plasma electrolytic oxidation (PEO)
TW201319326A (zh) 閥金屬電漿電解氧化表面處理方法
CN103320790A (zh) 锌化学表面处理工艺
Masoomi et al. Study of sodium aluminate concentration influence on the corrosion behavior of plasma electrolytic oxidation (PEO) coatings on 6061 Al alloy
CN103266343B (zh) 金属材料的表面糙化方法
Zhang et al. Preparation and corrosion performance of PEO coating with low porosity on magnesium alloy AZ91D in acidic KF system
Darband et al. Zn–Ni Electrophosphating on galvanized steel using cathodic and anodic electrochemical methods
Wang et al. Corrosion resistance and microstructure characteristics of plasma electrolytic oxidation coatings formed on AZ31 magnesium alloy
Girčienė et al. The self-healing ability of cerium oxide films on carbon steel
Galedari et al. Effect of pulse frequency on microstructure and surface properties of Ck45 steel treated by plasma electrolysis method
JP6539200B2 (ja) アルミニウム系部材の陽極酸化方法
MD561Z (ro) Procedeu de tratament anticoroziv al oţelului
Hung et al. Using a nickel electroplating deposition for strengthening microelectrochemical machining electrode insulation
Wei et al. Microstructure and corrosion resistance studies of PEO coated Mg alloys with a HF and US pretreatment
Jin et al. Al2O3 coating fabricated on titanium by cathodic microarc electrodeposition
Soliman et al. Comparative study of micro-arc oxidation treatment for AM, AZ and MZ magnesium alloys
Wang et al. Correlations between the Growth Mechanism and Corrosion Resistance of Plasma Electrolytic Oxidation Coatings on AZ31B Magnesium Alloy

Legal Events

Date Code Title Description
FG9Y Short term patent issued
KA4Y Short-term patent lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration)