PL83202B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Albright and Wilson Limited, Oldburg (Wielka Brytania) Sposób chromowania metali zelaznych Przedmiotem wynalazku jest sposób chromowa¬ nia przedmiotów z metali zelaznych.Jeden ze znanych sposobów chromowania polega na przygotowaniu zawiesiny drobno sproszkowane¬ go materialu zawierajacego chrom, specjalnego ro- 5 dzaju aktywatora w stanie cieklym i wypelniacza, nalozenie zawiesiny na powierzchnie przeznaczo¬ nego do chromowania przedmiotu z metalu zelaz¬ nego, wysuszeniu zawiesiny i poddaniu przedmio¬ tu warunkom, w których zachodzi chromowanie. !0 Sposób ten nie nadaje sie do chromowania du¬ zych ilosci tasm czy arkuszy metalu zelaznego, po¬ niewaz jak dotychczas, nie udawalo sie przy szyb¬ kiej produkcji tasmowej i przy niskich kosztach otrzymywac produkt wysokiej jakosci, chromowany 15 jednorodnie.Inny ze znanych sposobów chromowania polega na nalozeniu na przedmiot przykladowo droga elek¬ trolizy lub plomieniowo porowatej warstwy ma¬ terialu zawierajacego chrom, w taki sposób, ze 20 miedzy przedmiotem a warstwa zawierajaca chrom tworzy sie kontakt metaliczny. W jednym z pro¬ cesów tego typu warstwa sproszkowanego zelazo¬ chromu nakladana jest na jedna lub obie po¬ wierzchnie tasmy metalu zelaznego, a pokryta tas- 25 ma poddawana jest walcowaniu dla zageszczenia czastek tej warstwy. Dla przeprowadzenia tego za¬ biegu konieczna jest walcownia, co powoduje kom¬ plikacje natury technologicznej i zwieksza koszty produkcji. 30 Posiadanie walcowni przystosowanej do tego celu wymaga duzych nakladów inwestycyjnych, wyso¬ kie sa koszty jej eksploatacji, konieczna jest wy¬ kwalifikowana obsluga, a proces walcowania stwa¬ rza skomplikowane problemy regulacji. W jednym ze znanych sposobów w dalszym stadium procesu, naklada sie na zwalcowana powloke aktywator, po czym tasma jest zwijana i poddawana dzialaniu temperatury chromowania w atmosferze ochronnej.Walcowanie warstwy i nakladanie aktywatora jest trudne, jezeli wykonywane jest z duza szyb¬ koscia. Równiez w tych przypadkach, gdy porowata warstwa nakladana jest na metal innymi sposoba¬ mi, takimi jak przykladowo elektroliza, konieczne jest stosunkowo drogie wyposazenie i stosowanie skomplikowanej aparatury. W innym sposobie ko¬ nieczne jest wyposazenie otwartego zwoju chromo¬ wanej tasmy. Pomiedzy przylegajace warstwy lub zwoje wprowadza sie wówczas, w celu umozliwie¬ nia penetracji aktywujacego gazu i zapobiezenia zgrzewaniu, druciane wkladki dystansowe. Po za¬ konczeniu ogrzewania chromowana tasme rozwija sie w celu usuniecia drucianych wkladek, tak wiec dochodzi jeszcze jedna dodatkowa operacja.W jeszcze innym sposobie w przestrzen pomiedzy zwojami wprowadza sie drobno sproszkowana mie¬ szanine materialu zawierajacego chrom, aktywator i obojetny wypelniacz, a nastepnie tasme ciasno sie zwija. W dalszej fazie obróbki wystepuje ten¬ dencja do wypadania mieszaniny spomiedzy zwo- 83 2023 83 202 4 jów, co wymaga stosowania odpowiednich zabez¬ pieczen.Sposób wedlug wynalazku wymienionych wad nie posiada i pozwala na ekonomiczne i latwe prowadzenie procesu chromowania.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze na co najmniej jedna powierzchnie przedmiotu z me¬ talu zelaznego naklada sie warstewke lotnej cieczy zawierajacej jako aktywator chlorowiec iAub sro¬ dek wiazacy, na która to warstewke naklada sie nastepnie sproszkowany; metal zawierajacy chrom, po Czym po ulotnieniu sie cieczy na przedmiocie pozostaje przylegajaca don powloka ze sproszkowa¬ nego materialu na warstwie srodka wiazacego, z kolei przedmiot bez zageszczania materialu me¬ talicznego zawierajacego chrom rozgrzewa sie w at¬ mosferze obojetnej w temperaturze i w czasie wy¬ starczajacych do wytworzenia na przedmiocie chro¬ mowanej powloki, przy czym koncowe ogrzewanie zostaje dokonane w.obecnosci aktywatora zawiera¬ jacego chlorowiec.Wynalazek dotyczy sposobu chromowania wyro¬ bów z metali zelaznych takich jak tasma i arku¬ sze, z zastosowaniem materialu bedacego zródlem chromu w postaci sproszkowanej, który to sposób pozbawiony jest wielu z wyzej wymienionych wad.Sposób daje sie latwo dostosowac do linii produk¬ cji tasmowej o duzej szybkosci przesuwu. Otrzy¬ many produkt jest jednorodny i wysokiej jakosci.Minimalna liczba operacji produkcyjnych powoduje znaczna obnizke kosztów przy nie Obnizonej ja¬ kosci.W sposobie wedlug wynalazku na przedmiot na¬ klada sie warstwe obojetnego materialu o wlas¬ nosciach adhezyjnych, a na nia, przed poddaniem obróbce cieplnej, warstwe materialu zawierajacego chrom. Tak wiec adhezje powloki zawierajacej Chrom do przedmiotu uzyskuje sie nie wskutek styku metal-metal, lecz wskutek przyczepnosci pierwszej powloki.Przedstawiony wynalazek dotyczy wiec psosobu chromowania przedmiotów z metali zelaznych, obejmujacego nastepujace operacje: uformowanie adhezyjnej warstwy na co najmniej jednej po¬ wierzchni przedmiotu, nalozenie na te warstwe ma¬ terialu zawierajacego chrom, w celu utworzenia przylegajacej do przedmiotu warstwy tego mate¬ rialu, poddanie pokrytej powierzchni dzialaniu pod¬ wyzszonej, sprzyjajacej chromowaniu temperatury, oraz chromowania przedmiotu watmosferze ochron¬ nej, w obecnosci aktywatora zawierajacego chlo¬ rowiec.Aczkolwiek sposób wedlug wynalazku ma zasto¬ sowanie ogólne, stwierdzono, ze jest on szczególnie uzyteczny wówczas, gdy powierzchnie umieszczo¬ nych obok siebie przedmiotów oddzielone sa tylko przylegajaca do nich warstwa materialu zawiera¬ jacego chrom. W przypadku tym w warstwie wia¬ zacej z reguly znajduje sie równiez zawierajacy chlorowiec aktywator. Szczególnie korzystne jest, gdy zawierajacy halogen aktywator jest równo¬ czesnie czynnikiem wiazacym, co uzyskuje sie w przypadku stosowania jako aktywatora halogen¬ ku zelaza.Wynalazek opisany jest dalej ze szczególnym uwzglednieniem chromowania stosunkowo cienkich wyrobów zelaznych, takich jak ciagle tasmy i od¬ dzielne arkusze, w których to przypadkach sposób bedacy przedmiotem wynalazku jest szczególnie 5 uzyteczny. Uzywany dalej termin „arkusze" ozna¬ cza zarówno ciagla tasme z metalu zelaznego, jak i oddzielne arkusze i tym podobne.W sposobie wedlug wynalazku, arkusze z meta¬ lu zelaznego poddawane sa w celu usuniecia za¬ nieczyszczen, znanemu procesowi oczyszczania na mokro, a po oczyszczeniu sa suszone. Nastepnie na co najmniej jedna powierzchnie oczyszczonego i wy¬ suszonego materialu naklada sie warstwe latwo lotnej cieczy z zawierajacym chlorowiec aktywa¬ torem i/lub srodkiem wiazacym. W nastepnym eta¬ pie procesu na zwilzony material nanosi sie sprosz¬ kowany material zawierajacy chrom.Swiezo pokryty material plytowy zostaje podda¬ ny dzialaniu podwyzszonej temperatury w ciagu okresu czasu wystarczajacego do odparowania cie¬ czy. Po odparowaniu cieczy powstaje przylegajaca do materialu plytowego powloka. Proces ten mozna prowadzic równoczesnie z wieksza liczba luzno przylegajacych do siebie arkuszy materialu, bez zageszczania powloki. Jak zostanie to przedstawione dalej bardziej szczególowo, mozliwe sa modyfika¬ cje i ulepszenia procesu.Materialem nadajacym sie do chromowania spo¬ sobem wedlug wynalazku jest stal niskoweglowa, przykladowo o zawartosci wegla 0,001—0,3°/o, przy czym korzystne jest, by zawartosc wegla nie prze¬ kraczala okolo 0,08°/o, Lepsze wyniki uzyskuje sie na ogól przy nizszej zawartosci wegla, przykladowo 0,01—0,05°/© lub ni¬ zej. Osiagalnym w handlu, odpowiednim materia¬ lem arkuszowym z zelaza jest przykladowo walco¬ wana na zimno ciagla tasma ze stali lub ze stali odlewanej w sposób ciagly i odgazowywanej próz¬ niowo, o zawartosci wegla w powyzej podanych granicach. Grubosc arkuszy moze wahac sie w sze¬ rokich granicach, lecz w wiekszosci zastosowan wynosi 0,01 do 3 mm.Stosowana moze byc równiez cienka blacha czar¬ na na puszki, jak równiez cienki material plytowy, o grubosci 0,05 do 2 mm. Do chromowania nadaja sie równiez inne materialy plytowe z metali zelaz¬ nych, przy czym inny sklad chemiczny i inna gru¬ bosc nie stanowia na ogól przeszkody w przepro¬ wadzeniu procesu sposobem wedlug wynalazku.Material plytowy z metalu zelaznego na ogól przed chromowaniem poddawany jest zabiegom me¬ chanicznego oczyszczania i mycia, w celu usuniecia brudu, rdzy, olejów, smarów i innych zanieczysz¬ czen powierzchni, które moglyby ujemnie wplywac na przebieg dalszych etapów procesu. Przykladowo material plytowy moze byc obrabiany w wodnym roztworze alkalicznego elektrolitu, jako anoda lub katoda, nastepnie splukany woda i trawiony w kwa¬ sie siarkowynl. Wytrawiony material plytowy mo¬ zna nastepnie splukac woda i wysuszyc, przygoto¬ wujac go w ten sposób do zwilzania ciecza zawie¬ rajaca aktywator i/lub czynnik wiazacy.W przypadku stosowania aktywatora majacego wlasnosci wiazace w warunkach panujacych w pro¬ cesie suszenia, przykladowo chlorku zelazawego 15 20 25 30 15 40 45 50 55 M5 83 202 6 i- innych halogenków zelaza, nakladanie osobnego srodka wiazacego przed powlekaniem nie jest ko¬ nieczne, gdyz roztwór aktywatora stanowi dosko¬ naly srodek wiazacy i przyczynia sie do stworzenia jednorodnej drobnoziarnistej powloki. Nie jest po¬ trzebne nakladanie drobnoziarnistej powloki na dolna powierzchnie paska, co upraszcza proces i ogranicza liczbe urzadzen do powlekania.W przypadku, gdy w warunkach procesu akty¬ wator nie ma wlasnosci wiazacych, srodek naklada sie na powierzchnie oddzielnie. Srodek wiazacy moze byc nalozony na górna i/lub dolna powierzch¬ nie materialu plytowego przed, w czasie i po na¬ lozeniu aktywatora. Naklada sie go w postaci su¬ chej, przykladowo w postaci silnie rozdrobnionego proszku, lub w postaci roztworu, w ilosciach wy¬ starczajacych do tego, by w warunkach nakladania warstwy chromu powierzchnia przedmiotu byla lepka.Odpowiednimi srodkami wiazacymi sa przykla¬ dowo 1—10%^ a korzystnie 2—5% roztwory wodne krzemianu sodu, metylocelulozy i polimerów, takich jak piroliden poliwinylowy. Roztwór srodka wiaza¬ cego moze byc nalozony w postaci cienkiej blonki na powierzchni przedmiotu w odrebnym zabiegu, lub jak wspomniano poprzednio, dodany do roz¬ tworu aktywatora i nalozony razem z nim.Jest zrozumiale, ze ani aktywator ani srodek wiazacy nie moga oddzialywac szkodliwie na pro¬ dukt, równiez produkty ich rozkladu nie moga szkodliwie wplywac na proces chromowania lub tez powodowac powstawania porowatych inkluzji w chromowanym produkcie.Do stosowania w sposobie wedlug wynalazku na¬ daja sie te zwiazki halogenowe i ich mieszaniny, które stanowia zródlo halogenów w znanych pro¬ cesach chromowania. L/iczne znane aktywatory, okreslane czesto jako nosniki, stanowia przedmiot amerykanskich opisów patentowych nr 1,853,369, 3,163,553, 3,222,212, 3,312,543. Najczesciej stosowany¬ mi aktywatoranei sa bezwodne i uwodnione halo¬ genki zelaza, takie jak fluorek zelazawy, chlorek zelazawy, bromek zelazawy, jodek zelazawy, fluo¬ rek zelazowy, chlorek zelazowy, bromek zelazowy, jodek zelazowy i ich jedno-, dwu-, trój-, cztero-, pieoio- i szesciowodziany, które obejmuje sie zbior¬ cza nazwa „halogenki zelaza".Najchetniej stosuje sie chlorek zelazawy i chlorek zelazowy oraz ich wodziany. Innymi stosowanymi halogenkami metali sa fluorki, chlorki, bromki i/lub jodki manganu, kobaltu, niklu, glinu i metali alkalicznych oraz ich wodziany. Halogenki amonu, a zwlaszcza chlorek amonu sa uzyteczne jako ak¬ tywatory i moga byc stosowane oddzielnie lub lacz¬ nie z aktywatorami wyzej wspomnianymi. W przy¬ padku stosowania mieszanin stosunek wagowy ha¬ logenku amonu, na przyklad chlorku amonu do po¬ zostalego aktywatora moze wynosic od 1 :20 do 1:3, a korzystnie od 1:15 do 1:6.Korzystne jest rozpuszczenie aktywatora w latwo lotnym rozpuszczalniku, który daje sie usunac z po¬ wlok przez odparowanie w temperaturze pokojo¬ wej lub podwyzszonej, w granicach przykladowo 35—200°C.Przykladem latwo lotnego rozpuszczalnika jest woda, z reguly stosowana w przypadku chlorku zelazawego i chlorku zelazowego oraz innych roz¬ puszczalnych w wodzie aktywatorów. Stosuje sie równiez alkohole o 1—8 atomach wegla, ciekle we- 5 glowodory, szczególnie frakcje destylatu ropy naf¬ towej, chlorowcowe pochodne weglowodorów o 1—8 atomach wegla, o temperaturze wrzenia powyzej 200°C oraz ciekle ketony o 3—8 atomach wegla, o temperaturze wrzenia powyzej 200°C.Rozpuszczenie aktywatora w latwo lotnym roz¬ puszczalniku nie zawsze jest konieczne. Przyklado¬ wo, w niektórych przypadkach na powierzchnie materialu nakladac mozna zawiesine aktywatora w cieczy.Stezenie aktywatora w latwo lotnym cieklym roz¬ puszczalniku moze wahac sie w szerokich grani¬ cach, jak przykladowo od co najmniej 10—100 g/l do 500—1000 g/l.Stosowac mozna równiez roztwory nasycone.Ogólnie wystarczajace jest takie stezenie aktywa¬ tora, aby po odparowaniu okreslonej ilosci cieczy na powierzchni pozostala pozadana ilosc aktywato¬ ra. Takwiec stezenie jest w znacznym stopniu uza¬ leznione od objetosci rozpuszczalnika, która daje sie odparowac bez pozostawania pecherzy i innych niedokladnosci powlok. Roztwór nalezy nakladac w takich ilosciach, by zwilzyc powierzchnie przed¬ miotu przeznaczonego do chromowania, a stezenie aktywatora winno byc utrzymane na takim pozio¬ mie, by na metr kwadratowy powierzchni przypa¬ dalo 10—200 g lub 1—20 g, a korzystnie 20—50 g.Roztwór mozna nakladac na jedna lub obie po¬ wierzchnie materialu plytowego. Nakladanie jedno¬ stronne mozna wykonac technika natryskiwania lub inna odpowiednia, jak na przyklad przy pomo¬ cy walców zwilzajacych. W przypadkach, gdy roz¬ twór nakladany jest dwustronnie, material plytowy mozna zanurzyc w roztworze, a nastepnie przepus¬ cic przez walce wyciskajace nadmiar cieczy. Cien¬ ka, jednorodna warstwe uzyskuje sie nakladajac jedno-lub dwustronnie odmierzone ilosci roztworu technika natryskiwania lub przez kontakt ze zwil¬ zonymi rowkowanymi walcami, do których dopro¬ wadza sie regulowana ilosc roztworu. Przy stoso¬ waniu tej techniki nie wystepuje zalewanie po¬ wierzchni i sciekanie z niej roztworu.W przypadkach gdy roztwór jest rozcienczony, konieczne byc moze kilkakrotne nakladanie i susze¬ nie, z tym, ze po ostatnim zwilzeniu nie suszy sie, poniewaz przed naniesieniem warstwy materialu chromujacego powierzchnia winna byc wilgotna.Dwustronne nakladanie aktywatora umozliwia lep¬ sza regulacje grubosci warstwy i eliminuje szereg problemów praktycznych. Przy tym wariancie spo¬ sobu mozliwe jest uzyskanie lepszych wyników, szczególnie wówczas, gdy material chromujacy na¬ kladany jest jednostronnie.Aktywator mozna wówczas nakladac z mniej ste¬ zonych roztworów nie ryzykujac zalania powierzch¬ ni lub sciekania z niej plynu, jak równiez powsta¬ wania pecherzy w czasie suszenia. Mozna uzyski¬ wac wyzszy stosunek wagowy aktywatora do me¬ talicznego chromu, a praca z rozcienczonymi roz¬ tworami aktywatora jest latwiejsza.Mozliwe jest stosowanie mieszanin dwu lub wie- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 607 83 202 8 cej aktywatorów, jak równiez zanieczyszczonych mieszczanin aktywatorów. Bardzo dobre wyniki uzy¬ skuje sie stosujac odpadkowy roztwór kwasu sol¬ nego po trawieniu metalu zelaznego. Roztwór ten zawiera pewne ilosci wolnego kwasu solnego obok znacznych ilosci wodzianów chlorku zelazawego i chlorku zelazowego. Moze byc on stosowany w ta¬ kiej postaci, w jakiej odrzucany jest ze stalowni w normalnych warunkach pracy, lecz korzystne jest, dla podwyzszenia stezenia chlorków zelaza, zatezenie go droga odparowania.Doskonale wyniki uzyskuje sie stosujac zatezony odpadkowy roztwór kapieli trawiennej o gestosci 1,3—1,4 g/cm3. Dla zwiekszenia stezenia aktywato¬ ra, jezeli to jest pozadane, mozna do roztworu dodac przed lub po zatezeniu, chlorku zelazawego i/lub chlorku zelazowego. Calkowite stezenie wo- dzianu chlorku zelazawego w roztworze aktywatora moze wynosic przykladowo 500—1000 g/l lub wie¬ cej.Zródlem metalicznego chromu moze byc chrom o czystosci handlowej lub chrom o stopie z meta¬ lami, które nie wywieraja ujemnego wplywu na proces chromowania. Korzystne jest stosowanie ze¬ lazochromu, przy czym stop ten nie powinien za¬ wierac wiecej niz 0,05% wegla. Bardzo uzyteczne sa stopy chrom-nikiel oraz chrom-nikiel-zelazo, a szczególnie stopy o takim stosunku chromu do niklu, jaki wystepuje w stali nierdzewnej. Do ma¬ terialu chromujacego mozna dodac równiez sprosz¬ kowany nikiel, a to w celu uzyskania takiego sto¬ sunku chromu do niklu, jaki wystepuje w stali nierdzewnej.Proszek zawierajacy chrom moze byc równiez nakladany na przedmioty inne niz z metali zelaz¬ nych, na przyklad na stal pokryta warstwa niklu o grubosci 0,01 mm do 0,04 mm, a korzystnie 0,02 mm.Zawartosc chromu w materiale chromujacym winna wynosic co najmniej 20%, a dla uzyskania lepszych wyników co najmniej 50%. W przypadku stosowania zelazo-chromu pozadane jest, by zawar¬ tosc chromu w tym stopie wynosila co najmniej 70%, a bardzo dobre wyniki uzyskuje sie stosujac handlowy zelazochrom o zawartosci 72—84% chromu.Material chromujacy winien miec odpowiednia postac, a wielkosc jego czasteczek winna byc do¬ brana do sposobu nakladania. Uzytecznych jest wiele sposobów nakladania, szczególnie korzystne jest jednak kontaktowanie wilgotnej powierzchni przedmiotu z gazowa zawiesina suchych czasteczek metalu. Do metod nadajacych sie do stosowania w tym celu naleza: nakladanie elektrostatyczne, nakladanie w zlozu fluidyzacyjnym lub przy po¬ mocy stolu wibracyjnego. Korzystne jest naklada¬ nie elektrostatyczne.W przypadkach, gdy powierzchnie przedmiotu kontaktuje sie z serozolem materialu chromujacego, czasteczki tego materialu winny miec wielkosc nie wieksza niz odpowiadajaca numerowi 5 sita, a ko¬ rzystne jest, gdy wielkosc czasteczek odpowiada numerowi 30 sita. Bardzo dobre wyniki uzyskuje sie stosujac dostepny w handlu material o frakcji sitowej od 30 do —350, korzystnie — 90 do —200, a najlepsze o frakcji sitowej — 150 do —200. Rów¬ nomierne osadzenie czastek na powierzchni uzy¬ skuje sie stosujac znane metody elektrostatyczne.Chromujacy material naklada sie na przedmiot z metalu zelaznego w takiej ilosci, by uzyskac od¬ powiednia wagowa ilosc chromu na jednostke chro¬ mowanej powierzchni. W przypadku, gdy zawartosc chromu w materiale jest stosunkowo niska, ilosc osadzonego materialu odpowiednio zwieksza sie.Jako zasade przyjmuje sie, ze ilosc chromu na¬ niesionego na metr kwadratowy powierzchni winna wynosic do najmniej 54 g, a korzystnie 96 do 104 g.Lepsze wyniki uzyskuje sie przy nakladaniu 118— —161 g chromu na metr kwadratowy. Ilosc nakla¬ danego chromu mozna zwiekszyc do 376—540 g na metr kwadratowy. Stosunek wagowy chromu do aktywatora wynosi od 1:1 do 10 :1, a korzystnie od 2 :1 do 5 :1.Material chromujacy naklada sie na przedmiot zwilzony lub lepki od roztworu aktywatora i/lub czynnika wiazacego, korzystnie natychmiast po na¬ lozeniu tego roztworu. Przy tym sposobie nakla¬ dania roztwór dziala jako czynnik czasowo wia¬ zacy czasteczki metalu: czasteczki sa rozmieszczone i utrzymywane na wilgotnej powierzchni w postaci jednorodnej warstwy, jednorodna jest wówczas równiez pochromowana powloka.Rozpuszczalnik moze byc usuniety z powloki przez ogrzewanie chromowanego przedmiotu w pod¬ wyzszonej temperaturze. Dogodnie jest wykonac to przepuszczajac powleczony przedmiot przez piec utrzymywany w temperaturze wystarczajacej do odparowania cieczy, a korzystnie w temperaturze wyzszej od temperatury wrzenia tej cieczy, w ciagu czasu wystarczajacego do wysuszenia powierzchni.W przypadku stosowania wody ogrzewac nalezy w temperaturze 95—175°C, a korzystnie w tempe¬ raturze 125—155°C, nie dluzej niz 15 minut, a nor¬ malnie 1 do 60, korzystnie 5 do 30 sekund. Wystar¬ cza to do calkowitego odparowania rozpuszczalnika i czesciowego rozlozenia wodzianów, w przypadku gdy stanowia one skladniki aktywatora. Przykla¬ dowo cztero- i szesciowodziany chlorku zelazawego mozna przeprowadzic w jedno- i dwuwodziany, co jest pozadane, poniewaz przed rozpoczeciem etapu chromowania równiez woda krystalizacyjna winna byc zasadniczo calkowicie usunieta. Po odparowa¬ niu cieczy otrzymuje sie przylegajaca do przedmio¬ tu warstwe aktywatora i materialu chromujacego.Nieoczekiwanie, wybrane aktywatory, takie jak halogenki zelaza dzialaja równoczesnie jako srodki wiazace i sprawiaja, ze pocieranie palcem nie usu¬ wa z suchej powierzchni naniesionego na nia ma¬ terialu. Równiez zwijanie i walcowanie tak pokry¬ tego materialu plytowego nie powoduje wiekszych strat substancji powlekajacej, a ubijanie warstwy nie jest konieczne.Ustawienia powierzchniowo pokrytych przedmio¬ tów do obróbki cieplnej mozna dokonac w jakikol¬ wiek dogodny sposób. Przykladowo mozna przed¬ mioty te ukladac w stos lub oddzielnie. Tasme stalowa mozna zwijac w zwoje otwarte lub zam¬ kniete. Przy stosowaniu techniki otwartych zwojów 65 nie jest konieczne by warstwa adhezyjna zawierala 10 15 20 25 30 35 40 45 50 559 83 202 10 aktywator. Aktywator mozna wówczas wprowadzac do pieca oddzielnie.Pozadane jest ukladanie powleczonego i wysu¬ szonego materialu plytowego w wielu warstwach i w taki sposób, aby pomiedzy sasiadujacymi arku¬ szami lub zwojami znajdowala sie co najmniej jedna warstwa materialu chromujacego.W przypadkach, gdy material plytowy ma po¬ stac oddzielnych arkuszy, mozna to osiagnac nakla¬ dajac na siebie wilgotne arkusze bez ubijania warstwy powierzchniowej. W przypadku, gdy ma¬ terial plytowy ma postac ciaglej tasmy, to po po¬ kryciu i wysuszeniu tasme te zwija sie w taki sposób, by nie ubijac materialu chromujacego.Tasme mozna zwijac przy naprezeniu liniowym okolo 9—36 kg/cm szerokosci, co jest wystarcza¬ jace, aby czasteczki powloki nie ulegaly zbiciu lub deformacji.Zestaw wysuszonego, powleczonego materialu plytowego poddaje sie cyklowi obróbki cieplnej, w konwencjonalnych warunkach chromowania, w atmosferze ochronnej. Korzystne jest umieszcze¬ nie go w zamknietym naczyniu z króccami umoz¬ liwiajacymi wyparcie powietrza przez azot lub inny obojetny gaz i utrzymywanie w naczyniu at¬ mosfery ochronnej. Naczynie winno byc wyposa¬ zone w ogrzewanie umozliwiajace utrzymywanie pozadanej temperatury.W jednym z wariantów obróbki cieplnej powie¬ trze wypiera sie azotem, który z kolei wypierany jest gazem ochronnym, czystym wodorem lub wo¬ dorem zmieszanym z gazem obojetnym. Nastepnie naczynie ogrzewa sie do temperatury 370—425°C, korzystnie do kolo 400°C, przepuszczajac przez nie gaz ochronny, który wypiera powstajace opary.Te temperature utrzymuje sie w ciagu 5—20 go¬ dzin, korzystnie w ciagu okolo 10 godzin.Po zakonczeniu przeplukiwania gazem ochron¬ nym temperature podnosi sie do 840—1010°C, ko¬ rzystnie do 940—950°C, utrzymuje ja w ciagu czasu potrzebnego do pochromowania powierzchni ma¬ terialu plytowego. Przykladowo temperatura chro¬ mowania moze byc utrzymywana w ciagu 10—80 godzin, korzystnie w ciagu 20—40 godzin.W tym okresie czasu naczynie nie jest przeplu¬ kiwane gazem. Utrzymuje sie w nim nadcisnienie 25—50 mm slupa wody. Atmosfere ochronna w na¬ czyniu stanowic moze czysty wodór lub miesza¬ nina wodoru z gazem obojetnym, takim jak argon lub hel. W etapie chromowania aktywator dostar¬ cza chlorowca do powierzchni miedzy warstwami materialu plytowego, a szczególnie w poblize tego materialu. Jak wiadomo, chlorowce ulatwiaja prze¬ bieg procesu chromowania i skracaja czas przebie¬ gu tego procesu.Po zakonczeniu chromowania temperature obniza sie do okolo 340—400°C lub nizej, a wodorowa atmosfere ochronna wypiera sie azotem. Po dal¬ szym obnizeniu temperatury do 150—210° C lub nizej piec mozna otworzyc i wyjac pochromowany material plytowy, który nastepnie splukuje sie woda i/lub mechanicznie szczotkuje dla usuniecia pozostalych na powierzchni chemikaliów i obojet¬ nego wypelniacza. Nastepnie pochromowany mate¬ rial plytowy poleruje sie lub poddaje innej obróbce mechanicznej nadajacej polysk, wzglednie poddaje sie walcowaniu hartujacemu.Sposób wedlug wynalazku moze byc latwo dosto¬ sowany do operacji ciaglych, a zwlaszcza do tasm 5 przesuwanych z szybkoscia kilkuset metrów na minute i wieksza. Krytyczny zabieg powlekania wykonywany jest na prostym odcinku tasmy. Tas¬ ma rozwijana jest w sposób ciagly i sukcesywnie przesuwana przez strefe oczyszczania na mokro, strefe suszenia, nakladania roztworu aktywatora i/lub czynnika wiazacego na górna powierzchnie, a korzystnie równiez na powierzchnie dolna, przez strefe elektrostatycznego nakladania materialu chromujacego na górna powierzchnie wilgotnej tasmy i, jezeli to jest pozadane, równiez na po¬ wierzchnie dolna, przez strefe suszenia i zwijania.Korzystne jest przepuszczanie tasmy przez strefe elektrostatycznego nakladania w polozeniu pozio¬ mym, a przez piec w taki sposób, by strona po¬ kryta chromem nie kontaktowala z rolkami zanim tasma nie zostanie wysuszona i zwinieta. Obecnosc aktywatora w procesie chromowania jest koniecz¬ na. Aktywator moze byc doprowadzany w postaci proszku, roztworu lub gazu, w jakikolwiek do¬ godny sposób.Przykladowo, jezeli pomiedzy sasiadujacymi po¬ wierzchniami materialu znajduje sie wolna prze¬ strzen, to gaz, w sklad którego wchodzi chlorowiec moze byc wprowadzany do zamknietego naczynia w etapie chromujacej obróbki cieplnej. Suchy ak¬ tywator lub roztwór aktywatora moze byc nakla¬ dany na material plytowy w jakikolwiek dogodny sposób przed, w czasie lub po nalozeniu warstwy materialu chromujacego.Nieoczekiwanie, równiez w przypadkach gdy warstwa chromujaca nakladana jest tylko na górna powierzchnie tasmy, mozliwe jest chromowanie obu jej powierzchni. Nie jest przy tym konieczne sto¬ sowanie wypelniacza lub materialu rozdzielajacego sasiadujace zwoje, poniewaz nie wystepuje tenden¬ cja do sklejania sie warstw. Jezeli jest to pozadane, chromowac mozna droga wyzarzania otwartych zwojów, niezaleznie od tego, czy tasma pokryta jest chromem jsdno- czy dwustronnie.Nie jest konieczne stosowanie takich wypelniaczy jak sproszkowane, wysokotopliwe tlenki, aczkol¬ wiek w pewnych przypadkach stosowanie ich moze byc pozadane, na przyklad przy chromowaniu pew¬ nych gatunków stali. Jezeli stosuje sie wypelniacz, to korzystnie jest mieszac go z materialem chro¬ mujacym, a mieszanine nakladac elektrostatycznie na powierzchnie zwilzona roztworem aktywatora, nie zmieniajac innych parametrów wyzej opisanego procesu.Sposób wedlug wynalazku nadaje sie szczególnie do wytwarzania na zelazie chromowanej powloki o grubosci 0,024—0,072 mm. Material plytowy z po¬ wloka chromowana o grubosci 0,036—0,06 mm jest bardzo uzyteczny w wielu zastosowaniach przemy¬ slowych. Zawartosc chromu w chromowanej war¬ stwie korzystnie wynosi 12—30%, a najlepiej 18— —25°/q.Sposób wddlug wynalazku zilustrowany jest po¬ nizszymi przykladami.Przyklad I. Przyklad ten ilustruje zastoso- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6011 83 202 12 wanie wodnego roztworu chlorku zelazawego jako czynnika wiazacego, wprowadzanego do powloki sproszkowanego zelazochromu.Tasme z niskoweglowej stali o grubosci 0,64 mm oczyszcza sie elektrolitycznie w wodnym roztworze alkalicznym, dla usuniecia roztworu alkalicznego przemywa woda wodociagowa, wytrawia w wod¬ nym roztworze kwasu siarkowego, plucze woda wodociagowa dla usuniecia roztworu trawiacego i suszy. Oczyszczona tasme przesuwa sie miedzy dyszami natryskujacymi roztworem zawierajacym okolo 90 g czterowodzianu chlorku zelazawego w 100 ml wody w takiej ilosci, ze zwilzona zostaje zarówno górna jak i dolna powierzchnia. Wilgotna tasme przepuszcza sie nastepnie przez gumowe walce wyzymajace, które rozprowadzaja ciecz po górnej i dolnej powierzchni w postaci cienkiego filmu, po wysuszeniu którego powstaje powloka o zawartosci 43 gramów dwuwodzianu chlorku ze¬ lazawego na metr kwadratowy powierzchni.Wilgotna tasme przesuwa sie poziomo przez stre¬ fe, w której elektrostatycznie na jej górna i dolna powierzchnie nanosi sie sproszkowany zelazochrom 0 84°/o zawartosci chromu. Zelazochrom naklada sie na obie powierzchnie równomiernie, w ilosci 1,3 g metalicznego chromu na decymetr kwadratowy po¬ wierzchni.Pokryta tasme przesuwa sie poziomo przez su¬ szarke ogrzewana promieniami podczerwonymi do temperatury 250°C. Woda zostaje odparowana w ta¬ ki sposób, ze nie tworza sie pecherze ani tez inne uszkodzenia powloki. Czesciowo usuwana jest rów¬ niez woda hydratacyjna, tak, ze w wysuszonej warstwie pozostaje chlorek zelazawy zawierajacy 1 do 2 mole wody na czasteczke FeCl2. Sucha po¬ wloka zelazochromu scisle przylega do metalu i nie daje sie usunac przez pocieranie palcem.Powierzchnia tasm wygladem przypomina papier scierny, poniewaz w dolnej warstwie równomiernie rozmieszczone czasteczki scisle przylegaja do po¬ wierzchni, a w górnej warstwie wystaja ponad nia, bedac równiez regularnie rozmieszczone, tak ze aktywator ma silnie rozwinieta powierzchnie re¬ akcji. Zwijanie tasmy nie powoduje opadania po¬ wloki zelazochromu, który utrzymuje sie na po¬ wierzchni w równomiernym rozmieszczeniu i w ta¬ kich ilosciach, w jakich zostal nalozony.Czasteczki wystajace ponad powierzchnie zapo¬ biegaja bezposredniemu kontaktowi powierzchni metalu zelaznego sasiadujacych zwojów, w zwiazku z czym dla zapobiezenia spiekaniu nie jest konie¬ czne dodawanie separatora o wysokiej temperatu¬ rze topnienia. Wolna przestrzen utrzymywana mie¬ dzy zwojami dzieki takiemu uksztaltowaniu powlo¬ ki umozliwia swobodny przeplyw gazów nastepnej fazie operacji.Zwój powleczonej i wysuszonej tasmy umieszcza sie w piecu zaopatrzonym w przewód do odpro¬ wadzania gazów oraz w przewody doprowadzajace gaz ochronny. Piec odcina sie od otaczajacej atmo¬ sfery. Znajdujace sie w nim powietrze wypiera sie azotem, który z kolei wypierany jest atmosfera ochronna wodoru. Piec podgrzewa sie do 400°C i utrzymuje te temperature w ciagu 10 godzin.Cisnienie w piecu utrzymuje sie w tym czasie na poziomie atmosferycznego, przepuszczajac przez piec gaz ochronny, wypierajacy powstajace opary.Nastepnie przerywa sie doplyw gazu ochronnego i podnosi temperature do 925°C, utrzymujac ja na 5 tym poziomie w ciagu 20 godzin, w wyniku czego uzyskuje sie obustronne pochromowanie tasmy. Po zakonczeniu tego etapu procesu piec ochladza sie do temperatury 210°C, a atmosfere wodoru zaste¬ puje azotem. io z kolei piec ochladza sie do temperatury 175QC i wyjmuje zwoje pochromowanej tasmy. Tasme rozwija sie, przemywa woda dla usuniecia pozosta¬ jacych na niej chemikaliów, poleruje dla nadania polysku i hartuje przez walcowanie. !5 Metalograficzne pomiary grubosci chromowanej powloki daly wartosc 0,04 mm dla warstwy jedno¬ rodnej, a pomiar mikrometryczny wykazal, ze cal¬ kowita grubosc chromowanej powloki wynosi 0,10 mm. Analiza warstwy chromowanej wykazuje, ze 20 przecietna zawartosc chromu wynosi w niej 20,4°/o.Próbki przygotowanego w ten sposób materialu pomyslnie przeszly badania laboratoryjne przewi¬ dziane dla tworzywa tlumików, wykonane w dniu 25 czerwca 1956 r., wedlug przepisu laboratorium 25 korozyjnego Engineering Division of the Chrysler.Corporation.Przyklad II. Postepuje sie wedlug sposobu podanego w przykladzie I, z tym, ze stosuje sie tasme ze stali niskoweglowej o grubosci 0,75 mm, 30 a przed zwinieciem tasmy wysuszona warstwe ze¬ lazochromu walcuje sie.Pomiary wykonane jak w przykladzie I daly dla jednorodnej warstwy chromowanej wartosc 0,04 mm, a dla calkowitej grubosci warstwy chromo- 35 wanej wartosc 0,10 mm. Analiza powloki wykazala, ze przecietna zawartosc chromu 20,5%t Próbki otrzymanego w ten sposób materialu przeszly z wy¬ nikiem pozytywnym test na tworzywa tlumików opisany w przykladzie I. 40 Przyklad III. Postepuje sie wedlug sposobu podanego w przykladzie I, z tym, ze wodny roz¬ twór chlorku zelazawego zastepuje sie odpadko¬ wym roztworem kwasu solnego po trawieniu tasmy metalu zelaznego. Ciezar wlasciwy roztworu wynosi 45 1,25 g/cm3, a w jego sklad wchodzi uwodniony chlo¬ rek zelazawy i pewne ilosci wolnego kwasu sol¬ nego. Przed uzyciem roztwór zageszcza sie przez odparowanie do ciezaru wlasciwego 1,37 g/cm3.Chlorek zelazawy osadza sie na tasmie w ilosciach 50 podanych w przykladzie I.Wyniki uzyskane powyzszym sposobem sa po¬ równywalne z wynikami uzyskanymi w przykla¬ dzie I. Tak wiec odpadkowy roztwór trawiacy kwasu solnego jest doskonalym zródlem chlorku 55 zelazawego do zastosowan wedlug wynalazku.Przyklad IV. Postepuje sie wedlug sposobu podanego w przykladzie I, z tym, ze stosuje sie tasme z niskoweglowej stali o pelnej twardosci, grubosci 0,875 mm, nakladajac dwustronnie 0,32 do 60 0,37 g dwuwodzianu chlorku zelazawego na dcm2 powierzchni, a sproszkowany zelazochrom tylko na górna powierzchnie tasmy, w takiej ilosci, ze za¬ wartosc chromu wynosi 2,6 g na dcm2. Tak wiec ilosc chromu przypadajacego na jednostke tasmy «5 jest taka, jak w przykladzie I, lecz dolna po-83 202 13 14 wierzchnia nie jest pokryta. Powleczona i wysu¬ szona tasme zwija sie bez walcowania warstwy zelazochromu. Zwój chromuje sie w temperaturze 950°C w ciagu 20 godzin.Pomiary wykazaly, ze jednorodna warstwa chro¬ mowana ma po obu stronach grubosc 0,06 mm, a calkowita grubosc chromowanej warstwy górnej wynosi 0,12 mm. Zawartosc chromu w powloce wynosi przecietnie 20,2%. Próbki otrzymanego w ten sposób materialu przeszly z wynikiem pozytywnym test na tworzywo tlumików opisany w przykla¬ dzie I.W procesie chromowania nie wystepuje tendencja do zgrzewania sie przylegajacych do siebie zwojów, pomimo tego, ze nie stosuje sie wypelniaczy ani innych sposobów separacji.Przyklad V. Postepuje sie wedlug sposobu podanego w przykladzie I, z tym, ze jako czynnik wiazacy chlorek zelazawy stosuje sie 2°/o roztwór wodny metylocelulozy. Grubosc tasmy z niskowe- glowej stali wynosi 0,875 mm a roztwór chlorku zelazawego naklada sie na wysuszona powierzchnie uprzednio pokryta zelazochromem w takiej ilosci, ze na metr kwadratowy powierzchni tasmy przy¬ pada 4 g dwuwodzianu. Przed zwinieciem tasme suszy sie.Wysuszonej warstwy zelazochromu nie ubija sie przed zwinieciem. Grubosc utworzonej w tym za¬ biegu jednorodnej powloki chromowanej wynosi 0,03 mm, a calkowita grubosc 0,05 mm. Srednia zawartosc chromu w powloce wynosi 20,5%. Próbki otrzymanego w ten sposób materialu przeszly z wy¬ nikiem pozytywnym test na tworzywo tlumików opisany w przykladzie I.Doswiadczenia porównawcze Postepuje sie wedlug sposobu opisanego w przy¬ kladzie V, z tym, ze wysuszona powloke zelazo¬ chromu przed zwinieciem tasmy ubija sie przez walcowanie. Grubosc utworzonej w tym zabiegu jednorodnej powloki chromowanej wynosi 0,03 mm, a calkowita grubosc 0,05 mm. Srednia zawartosc chromu w powloce wynosi 20,3%. Próbki otrzy¬ manego w ten sposób materialu przeszly z wyni¬ kiem pozytywnym test na tworzywa tlumików opi¬ sany w przykladzie I.Pr z y k l a d VI. Postepuje sie w sposób opisany w przykladzie I, z tym, ze zamiast chlorku zelaza¬ wego jako aktywator stosuje sie jodek potasu i do¬ daje jako czynnik wiazacy metylocelulozy w ilosci 2% wagowych.Dzieki wlasnosciom wiazacym metylocelulozy tworzy sie przylegajaca do tasmy warstwa zelazo¬ chromu.Wyniki doswiadczenia sa porównywalne z opisa¬ nymi w przykladzie I. PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób chromowania metali zelaznych, polega¬ jacy na utworzeniu na chromowanym przedmiocie przylegajacej do niego warstwy materialu zawie¬ rajacego chrom, a nastepnie poddaniu przedmiotu obróbce cieplnej w atmosferze zawierajacej chlo¬ rowiec, znamienny tym, ze na co najmniej jedna powierzchnie przedmiotu z metalu zelaznego na¬ klada sie warstewke lotnej cieczy zawierajacej jako aktywator chlorowiec i/lub srodek wiazacy, na któ¬ ra to warstewke naklada sie nastepnie sproszko¬ wany chrom, przy czym po ulotnieniu sie cieczy, na przedmiocie pozostaje przylegajaca don powloka ze sproszkowanego materialu na warstwie srodka wiazacego, z kolei przedmiot bez zageszczania ma¬ terialu metalicznego zawierajacego chrom zostaje rozgrzany w atmosferze obojetnej w temperaturze i w czasie, wystarczajacych do wytworzenia w przedmiocie chromowanej powloki, przy czym kon¬ cowe ogrzewanie zostaje przeprowadzone w obec¬ nosci aktywatora zawierajacego chlorowiec.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie warstwe wiazaca, w której sklad wcho¬ dzi zwiazek zawierajacy chlorowiec.

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie warstwe wiazaca skladajaca sie z halo¬ genku zelaza.

4. Sposób wedlug zastrz 1, znamienny tym, ze jako material zawierajacy chrom stosuje sie zela¬ zochrom o co najmniej 70% zawartosci chromu.

5. Sposób wedlug zastrz. 1, Znamienny tym, ze w czasie obróbki cieplnej pokryte powierzchnie uklada sie tak, ze wzajemnie do siebie przylegaja, przykladowo chromowaniu poddaje sie skrecony zwój tasmy. 10 15 20 25 30 35 40 PL PL