RU1840839C - Расплав для алитирования металлов и сплавов - Google Patents
Расплав для алитирования металлов и сплавовInfo
- Publication number
- RU1840839C RU1840839C SU2288354/02A SU2288354A RU1840839C RU 1840839 C RU1840839 C RU 1840839C SU 2288354/02 A SU2288354/02 A SU 2288354/02A SU 2288354 A SU2288354 A SU 2288354A RU 1840839 C RU1840839 C RU 1840839C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fluoride
- melt
- aluminum
- chlorides
- alloys
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов, в частности к расплаву для алитирования, преимущественно урана и его сплавов. Расплав содержит эвтектическую смесь хлоридов щелочных и/или щелочно-земельных металлов, фторид алюминия и алюминийсодержащее вещество. При этом он дополнительно содержит фторид щелочного металла. В качестве алюминийсодержащего вещества использован порошкообразный алюминий. Техническим результатом является улучшение качества покрытия за счет получения плотно сцепленного с основой слоя. 4 з.п. ф-лы, 5 пр.
Description
Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано в атомной энергетике для нанесения покрытий на уран, сплавы на его основе и изделия из них с целью защиты от окисления при длительном хранении, механической обработке и при работе в агрессивных средах, а также для создания новых конструкций твэлов.
Эта задача может быть решена использованием электрохимического способа нанесения покрытий в водных или неводных электролитах на промежуточные подслои между ураном и алюминием [1-3, 4, 5].
Недостатками указанных способов являются как наводораживание покрываемой поверхности, что приводит к быстрому разрушению покрытий при нагревании, особенно при термоциклических нагрузках, так и необходимость тщательной подготовки ее перед процессом, стравливание большого количества урана с поверхности (от 3 до 11 операций при травлении) и использование токсичных электролитов в некоторых случаях.
Диффузионные способы позволяют получать более плотные и равномерные по толщине покрытия, чем электрохимические. Однако и для них требуется специальная подготовка поверхности урана: травление, нанесение промежуточных слоев [3, 7, 6]. В литературе описаны также способы получения алюминиевых покрытий на уране электролизом расплавленных хлоридных солей [9, 8]. Недостатками этих способов являются необходимость пропускания водорода через расплав, взрывоопасность, применение дополнительных электродов, в том числе из платины, что приводит к усложнению конструкции ванны и необходимости использования драгметаллов.
Известны хлоридно-фторидные расплавы, используемые для нанесения покрытий на ряд металлов из расплавленных солевых сред бестоковым методом [10-11]. В отличие от описанных газовых, паровых, электролизных способов жидкостный (бестоковый) метод использует более простые установки, позволяет совмещать насыщение с термообработкой, исключает наводораживание, упрощает подготовку поверхности, доступен в производственных условиях.
Недостатком этих расплавов является наличие более электроотрицательного потенциала урана и его сплавов и невозможность получения алюминиевого покрытия на них.
Целью предлагаемого изобретения является подбор такого состава солевого расплава, в котором происходило бы бестоковое насыщение поверхности образцов из урана или его сплавов алюминием с образованием плотно сцепленного с основой диффузионного защитного слоя.
Поставленная цель достигается тем, что к хлоридно-фторидному расплаву для алитирования, содержащему смесь хлоридов щелочных и/или щелочно-земельных металлов 50-98 мас.%, фторид алюминия 50-98 мас.%, порошковый поставщик алюминия 1-30 мас.% [12] - прототип, добавляют фториды щелочных металлов в количестве 5-10 мас.% для получения отношения концентраций ионов фтора к ионам алюминия более 3,6.
Кинетика бестокового алитирования урана в предложенном расплаве зависит от концентрации фторида щелочного металла в расплаве, температуры и времени насыщения. Алюминиевые покрытия были получены в расплавах на основе смесей хлоридов щелочных и/или щелочно-земельных металлов.
Пример 1. В расплав, содержащий 80 мас.% эвтектической смеси хлоридов бария, натрия и калия, 5 мас.% фторида алюминия поставщик - 5 мас.% порошка алюминия и 10 мас.% фторида натрия, погружали образцы металлического урана после шлифовки поверхности на наждачной бумаге М28, выдерживали в расплаве при 580°С 1 час без защитной атмосферы. На поверхности получено покрытие состава UAl2 толщиной 60-70 мкм.
Пример 2. В расплав, содержащий 85 мас.% эвтектической смеси хлоридов бария, натрия и калия, 5 мас.% фторида алюминия, поставщик - 5 мас.% порошка металлического алюминия и 5 мас.% фторида натрия, погружали образцы металлического урана при 580°С и выдерживали их в расплаве в течение 1 часа на воздухе. На поверхности урана образовался слой покрытия UAl2 толщиной 50 мкм.
Пример 3. В расплав, содержащий 79,06 мас.% эвтектической смеси хлоридов натрия, калия и бария, 6,27 мас.% фторида натрия, 5,22 мас.% фторида алюминия и поставщик - 9,45 мас.% из смеси порошков алюминия и железа, опустили образец из сплава U - 10% Mo и выдержали его в течение 2 часов при 590°C. На поверхности образца образовался слой покрытия состава UAl2 толщиной 7-14 мкм.
Призер 4. В расплав, содержащий 76,5 мас.% эвтектической смеси хлоридов натрия, калия и бария, 5 мас.% фторида алюминия, 5,65 мас.% фторида натрия, поставщик - 12,85 мас.% из смеси порошков алюминия и железа, погрузили образцы из сплава U - 10% Mo и выдержали их в расплаве в течение 4 часов при 620°C. На поверхности образцов образовался слой покрытия толщиной 80 мкм состава UAl2.
Примечание: В примерах 3 и 4 в расплав в качестве поставщика алюминия добавляли смесь порошков железа и алюминия для увеличения длительности службы расплава за счет снижения укрупнения порошка при температурах выше 600°.
Пример 5. Также алюминиевые покрытия на уране и сплавах были получены в расплавах на основе щелочных металлов.
В расплав, содержащий 84 мас.% эвтектической смеси хлоридов лития и калия, 5 мас.% фторида алюминия, поставщик - 5 мас.% алюминиевого порошка и 6 мас.% фторида лития, погружали образцы сплава U - 10% Mo при 550°C и выдерживали их в течение 5 часов при непрерывном перемешивании расплава. На поверхности сплава образовался слой покрытия состава UAl2 толщиной 25 мкм. При увеличении времени выдержки до 8 часов толщина покрытия увеличивалась до 60 мкм, а при выдержке 9 часов - до 110 мкм.
Опыты показали, что алитирование урана и его сплавов можно проводить в открытой ванне в атмосфере воздуха без предварительной подготовки поверхности образцов. Содержание добавки фторида щелочного металла может меняться в пределах от 5 до 10 мас.%. При меньших добавках фторида щелочного металла покрытия на уране не образуется, а при больших - происходит слипание (окомкование) алюминиевого порошка и снижение скорости процесса. Кроме того, увеличение содержания фторидных солей (более 10 мас.%) повышает температуру плавления солевой смеси.
Из приведенных примеров видно, что введение фторида щелочного металла в хлоридно-фторидный расплав, позволяет получить диффузионные покрытия на уране и его сплавах. Алитированные образцы были подвергнуты испытаниям на термостойкость при постоянной температуре, при быстром изменении ее от 600°С до 20°С (и обратно) в атмосфере воздуха и на водородную коррозию при PH=4 атм и температуре 400°С. Результаты испытаний положительные. Жаростойкость образцов при 600°C увеличилась в 10 раз при выдержке 4 часа.
Предлагаемый состав расплава пригоден для получения диффузионных покрытий не только на уране и его сплавах, но и на всех тех металлах, которые алитируются в расплаве, не содержащем добавок фторида щелочного металла, и обладает следующими преимуществами:
- отсутствие необходимости в какой-либо специальной подготовке поверхности покрываемых образцов, возможность организации процесса в ваннах открытого типа;
- процесс легко контролируется и не требует высокой квалификации обслуживающего персонала;
- расплав применим для бестокового и электролизного осаждения алюминия на уран.
В промышленности используются, в основном, электрохимические методы защиты урана, но повышение требований к качеству и надежности изделий требует их замены на диффузионные, позволяющие получать более плотные и равномерные покрытия. Подсчитать экономический эффект от внедрения этого предложения на данном этапе не представляется возможным.
Источники информации
1. Martin Е., №998387, C23c 9/00, oпубл. 14.07.1965.
2. USA EC, №2500541, C25d 11/26, oпубл. 17.07.1965.
3. Сокурский Ю.Н. и др. "Уран и его сплавы", М., Атомиздат, 1971, 408.
4. Ройх П.Л., Новиков Н.Н. "Порошковая металлургия", 1975, №8, 3.
5. Bland R.D. "Electr. Techn." 1968, 6, №7-8, 272.
6. Nippon Kokan K.K. №1496936, C23b 5/62, oпубл. 25.12.1970.
7. Мацусита дэнки санчё K.K. №45 - 1727, 5/22, oпубл. 21.01.1970.
8. Akira Miyata and №3480521, C23b, 5/22, опубл. 25.11.1969.
9. Beach J.G., Faust C.L. "J. Electroch. Soc." 1959, 106, №8, 654.
10. Илющенко Н.Г. и др. №240445, C23c 9/02, опубл. 21.03.1969; №341875, С23с 9/02, опубл. 14.06.1972.
11. Илющенко Н.Г. и др. №396443, С23с 9/02, опубл. 29.08.1973.
12. Илющенко Н.Г. и др. "Исследование взаимодействия Me в расплавленной солевой среде". Отчет №5266134, Свердловск, 1972 - прототип.
Claims (5)
1. Расплав для алитирования, преимущественно урана и его сплавов, содержащий эвтектическую смесь хлоридов щелочных и/или щелочно-земельных металлов, фторид алюминия и алюминийсодержащее вещество, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества покрытия за счет получения плотно сцепленного с основой слоя, он дополнительно содержит фторид щелочного металла, а в качестве алюминийсодержащего вещества используется порошкообразный алюминий, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
фторид алюминия 5-10
порошок алюминия 5-10
фторид щелочного металла 5-10
эвтектическая смесь
хлоридов щелочных и/или
щелочно-земельных металлов остальное
2. Расплав по п.1, отличающийся тем, что в качестве фторида щелочного металла используется фторид натрия.
3. Расплав по п.1, отличающийся тем, что в качестве фторида щелочного металла используется фторид лития.
4. Расплав по л.1, отличающийся тем, что в качестве эвтектической смеси хлоридов щелочных и/или щелочно-земельных металлов используется смесь хлоридов бария, натрия и калия.
5. Расплав по п.1, отличается тем, что в качестве эвтектической смеси хлоридов щелочных и/или щелочно-земельных металлов используется смесь хлоридов лития и калия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU2288354/02A RU1840839C (ru) | 1980-10-08 | 1980-10-08 | Расплав для алитирования металлов и сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU2288354/02A RU1840839C (ru) | 1980-10-08 | 1980-10-08 | Расплав для алитирования металлов и сплавов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1840839C true RU1840839C (ru) | 2012-08-20 |
Family
ID=46937212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU2288354/02A RU1840839C (ru) | 1980-10-08 | 1980-10-08 | Расплав для алитирования металлов и сплавов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1840839C (ru) |
-
1980
- 1980-10-08 RU SU2288354/02A patent/RU1840839C/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Илющенко Н.Г. и др. "Исследование взаимодействия металлов в распоавленной солевой среде", отчет №5266134, Свердловск, 1972 г. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Steigerwald et al. | The anodic dissolution of binary alloys | |
US11136686B2 (en) | Methods and systems for aluminum electroplating | |
US4451350A (en) | Sensor for measuring density of oxygen in molten metal | |
US2929766A (en) | Plating of iridium | |
US3024175A (en) | Corrosion resistant coating | |
US4398968A (en) | Method of boronizing transition metal surfaces | |
US4285784A (en) | Process of electroplating a platinum-rhodium alloy coating | |
RU1840839C (ru) | Расплав для алитирования металлов и сплавов | |
US4659629A (en) | Formation of a protective outer layer on magnesium alloys containing aluminum | |
US3869261A (en) | Corrosion-resistant composite coating to be formed on steel materials and method of forming the same | |
US3885059A (en) | Method for forming a carbide layer of a IV-b group element of the periodic table on the surface of a cemented carbide article | |
US4624755A (en) | Preparation of ionic liquids for electrodeposition | |
Schlechten et al. | Deposition of Titanium Coatings from Pyrosols | |
Mansfeld et al. | Laboratory Studies of Galvanic Corrosion: III. Effect of Velocity in NaCl and Substitute Ocean Water | |
Duffek et al. | New method of studying corrosion inhibition of iron with sodium silicate | |
RU2263163C1 (ru) | Способ плазменно-электролитического оксидирования вентильных металлов и их сплавов | |
Danzig et al. | Characteristics of taetalided and hafnided samples in highly corrosive electrolyte solutions | |
Tripathy et al. | Aluminum electroplating on steel from a fused bromide electrolyte | |
SU1027282A1 (ru) | Способ химико-термической обработки | |
Chernova et al. | Increasing the passivation ability and corrosion resistance of chromium steel by surface alloying with palladium | |
SU910833A1 (ru) | Расплав дл нанесени магниевых покрытий | |
Slonova et al. | Significance of silicate electrolyte composition in anodic-cathodic microarc processes | |
RU2703087C1 (ru) | Способ получения защитных антикоррозионных покрытий на сплавах алюминия со сварными швами | |
RU2082839C1 (ru) | Способ электролитического микродугового нанесения покрытия на изделия из углеродистой стали | |
US3206289A (en) | Coated columbium alloy articles |