RU2012691C1

RU2012691C1 - Composition for boron-copper plating of steel articles in vibroboiling layer

Info

Publication number: RU2012691C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Грачев; А.С. Заваров; А.С. Колпаков; Ю.А. Баландин
Original assignee: Баландин Юрий Александрович; Грачев Сергей Владимирович
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1994-05-15

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: composition has, wt. -% : boron carbide 5-35; copper oxide 0.05-0.25; ammonium chloride 0.05-0.1; corundum 64.65-94.9. EFFECT: enhanced quality of composition. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в машиностроении, инструментальном производстве для повышения работоспособности изделий из сплавов на основе железа. The invention relates to metallurgy, in particular to chemical-thermal treatment, and can be used in mechanical engineering, tool manufacturing to improve the performance of products from iron-based alloys.

Известен состав для боромеднения стали, содержащий следующие компоненты, мас. % : Карбид бора 95 Окись алюминия 2,5 Хлористый аммоний 2,5 Медь 2,4 от общего веса
Недостаток насыщающей смеси - низкая скорость формирования боромедненных слоев.Known composition for boron steel, containing the following components, wt. %: Boron carbide 95 Alumina 2.5 Ammonium chloride 2.5 Copper 2.4 by weight
The disadvantage of the saturating mixture is the low rate of formation of boron-copper layers.

Наиболее близким к предлагаемому является состав для боромеднения, в котором содержатся следующие компоненты, мас. % : Карбид бора 45-65 Фтористый натрий 2-10 Окись меди 25-45
Однако наличие в составе в качестве активатора фтористого натрия приводит к спеканию насыщающей смеси, что затрудняет диффузионное насыщение бором и медью стальной поверхности, а также не гарантирует хорошего качества боромедненной поверхности стальных изделий. Повышенное содержание окиси меди в составе насыщающей смеси приводит к понижению поверхностной твердости изделий, а также к образованию пористого медного слоя на поверхности стальных изделий.Closest to the proposed is a composition for boron copper, which contains the following components, wt. %: Boron carbide 45-65 Sodium fluoride 2-10 Copper oxide 25-45
However, the presence of sodium fluoride as an activator in the composition leads to sintering of the saturating mixture, which complicates the diffusion saturation of the steel surface with boron and copper, and also does not guarantee the good quality of the copper-coated surface of steel products. The increased content of copper oxide in the composition of the saturating mixture leads to a decrease in the surface hardness of the products, as well as the formation of a porous copper layer on the surface of steel products.

Целью изобретения является повышение насыщающей способности состава, увеличение поверхностей твердости и улучшение качества поверхности боромедненных стальных изделий. The aim of the invention is to increase the saturating ability of the composition, increase the hardness surfaces and improve the surface quality of boron-copper steel products.

Поставленная цель достигается боромеднением стальных изделий в виброкипящем слое в составе, компоненты которого взяты при следующем соотношении, мас. % : Карбид бора 5-35 Окись меди 0,05-0,25 Хлористый аммоний 0,05-0,1 Корунд Остальное
Диффузионное боромеднение в предлагаемом составе проводят в виброкипящем слое в течение 1-2 ч при 900-950^оС.The goal is achieved by boron copper plating of steel products in a vibro-boiling layer in the composition, the components of which are taken in the following ratio, wt. %: Boron carbide 5-35 Copper oxide 0.05-0.25 Ammonium chloride 0.05-0.1 Corundum Else
Diffusion boron copper in the proposed composition is carried out in a vibro-boiling layer for 1-2 hours at 900-950 ^about C.

Карбид бора вводится в состав компонентов с целью получения слоя с содержанием борида железа. Boron carbide is introduced into the composition of the components in order to obtain a layer containing iron boride.

Присутствие в составе насыщающей смеси окислов меди позволяет получать активные атомы меди за счет химических реакций между компонентами смеси. При этом создаются условия для более благоприятного протекания процессов адсорбции и диффузии атомов меди и бора в стальную поверхность. The presence of copper oxides in the saturating mixture makes it possible to obtain active copper atoms due to chemical reactions between the components of the mixture. In this case, conditions are created for a more favorable occurrence of the processes of adsorption and diffusion of copper and boron atoms into the steel surface.

Хлористый аммоний, имеющий температуру разложения 350^оС, вводится как активирующая добавка, позволяющая проводить процесс боромеднения стальных изделий в виброкипящем слое без спекания смеси.Ammonium chloride having a decomposition temperature ^of 350 C, introduced as the dopant, allowing to carry out the process boromedneniya steel articles in a vibrated fluid bed without sintering the mixture.

Образующийся при диссоциации хлористого аммония, хлор способствует образованию активных атомов меди и является переносчиком бора и меди к насыщаемой поверхности. При этом не только увеличивается скорость формирования боромедненного слоя, но и устраняется язвенное разрушение насыщаемой поверхности. Formed during the dissociation of ammonium chloride, chlorine promotes the formation of active copper atoms and is a carrier of boron and copper to a saturated surface. Moreover, not only does the rate of formation of the boron-copper layer increase, but also the ulcerative destruction of the saturated surface is eliminated.

Введение в состав насыщающей смеси карбида бора менее 5 мас. % приводит к нестабильности протекания процесса насыщения поверхности изделия бором и снижению поверхностной твердости. Увеличение его свыше 35 мас. % нецелесообразно в целях экономии материала. Introduction to the composition of the saturating mixture of boron carbide less than 5 wt. % leads to instability of the process of saturation of the surface of the product with boron and a decrease in surface hardness. Its increase in excess of 35 wt. % impractical in order to save material.

Уменьшение содержания окиси меди (менее 0,05 мас. % ) снижает стабильность протекания процессов адсорбции и диффузии атомов меди в стальную поверхность, тем самым снижает скорость формирования боромедненных слоев. Увеличение содержания окиси меди (более 0,25 мас. % ) ухудшает технические свойства диффузионного слоя, снижая поверхностную твердость, а также ухудшает качество боромедненной поверхности стальных изделий, образуя пористый слой меди на поверхности. A decrease in the content of copper oxide (less than 0.05 wt.%) Reduces the stability of the processes of adsorption and diffusion of copper atoms into the steel surface, thereby reducing the rate of formation of boron-copper layers. An increase in the content of copper oxide (more than 0.25 wt.%) Degrades the technical properties of the diffusion layer, reducing surface hardness, and also degrades the quality of the boron-copper surface of steel products, forming a porous layer of copper on the surface.

Уменьшение содержания хлористого аммония (менее 0,05 мас. % ) приводит к нестабильности протекания процесса восстановления окиси меди, а также к нестабильности процесса переноса бора и меди к насыщаемой поверхности, тем самым уменьшая насыщающую способность состава. Увеличение его свыше 0,1 мас. % нецелесообразно в целях экономии материала. The decrease in the content of ammonium chloride (less than 0.05 wt.%) Leads to instability of the process of recovery of copper oxide, as well as to instability of the process of transfer of boron and copper to a saturated surface, thereby reducing the saturation ability of the composition. Its increase in excess of 0.1 wt. % impractical in order to save material.

Корунд вводится в состав смеси для создания кипящего слоя. Corundum is introduced into the mixture to create a fluidized bed.

П р и м е р. Образцы из стали 45 диаметром 5 мм и длиной 50 мм подвергали химико-термической обработке в предлагаемом и известном составах при соответствующих сопоставительных режимах с целью определения твердости диффузионного слоя и насыщающей способности смеси. Результаты металлографических исследований приведены в таблице. PRI me R. Samples of steel 45 with a diameter of 5 mm and a length of 50 mm were subjected to chemical-thermal treatment in the proposed and known compositions under appropriate comparative conditions in order to determine the hardness of the diffusion layer and the saturation ability of the mixture. The results of metallographic studies are shown in the table.

Из приведенных данных следует, что химико-термическая обработка стальных изделий в виброкипящем слое в предлагаемом составе по сравнению с обработкой в известном составе улучшает качество обработанной поверхности стального изделия, увеличивает поверхностную твердость изделий в 1,4 раза, время обработки в насыщающей смеси сокращается в 2-4 раза. From the above data it follows that the chemical-thermal treatment of steel products in a vibro-boiling layer in the proposed composition in comparison with processing in the known composition improves the quality of the treated surface of the steel product, increases the surface hardness of the products by 1.4 times, the processing time in the saturating mixture is reduced by 2 -4 times.

Claims

COMPOSITION FOR BORINNING OF STEEL PRODUCTS IN A VIBRATING BOILER LAYER containing boron carbide, copper oxide and an activator, characterized in that it additionally contains corundum, and as an activator - ammonium chloride in the following ratio of components, wt. %:
Boron carbide 5 - 35
Copper oxide 0.05 - 0.25
Ammonium chloride 0.05 - 0.1
Corundum 64.65 - 94.9