RU2015200C1

RU2015200C1 - Composition for boron-copper plating of steel articles in fluidized bed

Info

Publication number: RU2015200C1
Authority: RU
Inventors: С.В. Грачев; А.С. Заваров; А.С. Колпаков; Ю.А. Баландин
Original assignee: Баландина Татьяна Васильевна
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: machine engineering. SUBSTANCE: composition has, wt.-%: magnesium polyboride 10-30; cupric oxide 0.05-0.25; ammonium chloride 0.025-0.05; sodium tetrafluoroborate 0.1-0.5, and corundum 69.2-89.825. EFFECT: enhanced quality of composition. 1 tbl

Description

Изобретение относится к химико-термической обработке и может быть применено в машиностроении для повышения работоспособности изделий из сплавов на основе железа. The invention relates to chemical-thermal treatment and can be used in mechanical engineering to improve the health of products from iron-based alloys.

Известен состав для боромеднения стали, содержащий следующие компоненты, мас.%: Карбид бора 45-65 Медь 3-6 Фтористый натрий 5-10 Железная окалина 25-40
Известен состав для боромеднения, в котором содержатся следующие компоненты, мас.%: Карбид бора 45-65 Фтористый натрий 2-10 Окись меди 25-45
Целью изобретения является повышение насыщающей способности состава, увеличение поверхностной твердости и улучшение качества поверхности боромеднения стальных изделий.Known composition for boron copper steel containing the following components, wt.%: Boron carbide 45-65 Copper 3-6 Sodium fluoride 5-10 Iron oxide 25-40
Known composition for boron copper, which contains the following components, wt.%: Boron carbide 45-65 Sodium fluoride 2-10 Copper oxide 25-45
The aim of the invention is to increase the saturation ability of the composition, increase surface hardness and improve the quality of the surface of boron copper plating of steel products.

Поставленная цель достигается тем, что состав для боромеднения стальных изделий в псевдоожиженном слое, содержащий боронасыщенное вещество, активатор, окись меди и корунд, содержит в качестве боронасыщенного вещества - полиборид магния, а в качестве активатора - смесь хлористого аммония и тетрафторбората натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Полиборид магния 10-30 Хлористый аммоний 0,025-0,05 Тетрафторборат натрия 0,1-0,5 Окись меди 0,05-0,25 Корунд Остальное
Полиборид магния вводится в состав насыщающей смеси с целью получения слоя с содержанием борида железа.This goal is achieved in that the composition for boron copper plating of steel products containing a boron-saturated substance, an activator, copper oxide and corundum contains magnesium polyboride as a boron-saturated substance, and a mixture of ammonium chloride and sodium tetrafluoroborate as an activator, in the following ratio components, wt.%: Magnesium polyboride 10-30 Ammonium chloride 0.025-0.05 Sodium tetrafluoroborate 0.1-0.5 Copper oxide 0.05-0.25 Corundum
Magnesium polyboride is introduced into the saturating mixture in order to obtain a layer containing iron boride.

Присутствие в составе насыщающей смеси окиси меди позволяет получать активные атомы меди за счет химических реакций между компонентами смеси. При этом создаются условия для благоприятного протекания процессов адсорбции и диффузии атомов меди и бора в стальную поверхность. The presence of copper oxide 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 the favorable occurrence of the processes of adsorption and diffusion of copper and boron atoms into the steel surface.

Хлористый аммоний вводится как активирующая добавка, позволяющая проводить процесс боромеднения стальных изделий в виброкипящем слое без спекания насыщающей меси. Образующийся при диссоциации хлористого аммония хлор способствует образованию активных атомов меди и бора 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. Ammonium chloride is introduced as an activating additive, which allows the process of boron copper plating of steel products in a vibro-boiling layer without sintering of a saturating impurity. Chlorine formed during dissociation of ammonium chloride promotes the formation of active atoms of copper and boron 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.

Тетрафторборат натрия способствует освобождению бора и диффузии его в насыщаемую поверхность. Введение в состав насыщающей смеси тетрафторбората натрия NaBF₄ совместно с хлористым аммонием и полиборидом магния позволяет получать качественные борированные слои, легированные медью, а также приводит к увеличению активности насыщающей смеси.Sodium tetrafluoroborate promotes the release of boron and its diffusion into the saturated surface. The introduction of sodium tetrafluoroborate NaBF ₄ into the composition of the saturating mixture together with ammonium chloride and magnesium polyboride makes it possible to obtain high-quality boron layers doped with copper, and also leads to an increase in the activity of the saturating mixture.

Корунд вводится в состав компонентов как наполнитель для создания кипящего слоя. Corundum is introduced into the composition of the components as a filler to create a fluidized bed.

Введение в состав насыщающей смеси полиборида магния менее 10 мас.% приводит к нестабильности протекания процесса насыщения поверхности изделий бором и снижению поверхностей твердости. Увеличение его свыше 30 мас.% нецелесообразно в целях экономии материала. Introduction to the composition of the saturating mixture of magnesium polyboride less than 10 wt.% Leads to instability of the process of saturation of the surface of products with boron and a decrease in hardness surfaces. Its increase over 30 wt.% Is 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 снижая скорость формирования боромедненного слоя. Увеличение содержания окиси меди (более 0,25 мас.%) ухудшает технические свойства диффузионного слоя, снижая поверхностную твердость, а также ухудшает качество боромедненной поверхности, образуя пористый слой меди на поверхности стальных изделий. 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 a copper-copper layer. 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, forming a porous layer of copper on the surface of steel products.

Уменьшение содержания хлористого аммония (менее 0,025 мас.%) приводит к нестабильности протекания процесса восстановления окиси меди и снижает стабильность протекания процессов адсорбции и диффузии атомов меди в стальную поверхность. Увеличение его свыше 0,05 мас.% нецелесообразно в целях экономии материала. A decrease in the content of ammonium chloride (less than 0.025 wt.%) Leads to instability of the process of reduction of copper oxide and reduces the stability of the processes of adsorption and diffusion of copper atoms in the steel surface. Its increase in excess of 0.05 wt.% Is impractical in order to save material.

Уменьшение содержания тетрафторбората натрия (менее 0,1 мас.%) приводит к нестабильности процесса переноса бора к насыщаемой поверхности, тем самым уменьшая насыщающую способность состава. Увеличение его свыше 0,5 мас.% нецелесообразно в целях экономии материала. A decrease in the content of sodium tetrafluoroborate (less than 0.1 wt.%) Leads to instability of the process of transfer of boron to a saturable surface, thereby reducing the saturating ability of the composition. Its increase in excess of 0.5 wt.% Is impractical in order to save material.

Химические реакции между компонентами насыщающей смеси создают условия для увеличения активности смеси, что сокращает длительность процесса диффузионного насыщения стальных изделий. Chemical reactions between the components of the saturating mixture create conditions for increasing the activity of the mixture, which reduces the duration of the diffusion saturation of steel products.

Диффузионное боромеднение в виброкипящем слое приводят в течении 1-2 ч при температуре 900-950^оС.Diffusion in boromednenie vibrated lead layer within 1-2 hours at a temperature of 900-950 ° ^C.

П р и м е р. Проводят диффузионное насыщение образцов из стали 45 размерами 10х10х10 мм. Образцы помещают в реторту с порошковой смесью предлагаемого состава, реторту помещают в электропечь и прикладывают вибрацию к реторте. PRI me R. Diffusion saturation of samples from steel 45 is carried out with dimensions of 10 × 10 × 10 mm. Samples are placed in a retort with a powder mixture of the proposed composition, the retort is placed in an electric furnace and a vibration is applied to the retort.

Для приготовления смесей используют компоненты с размерами фракции 0,1-0,12 мм. For the preparation of mixtures, components with a fraction size of 0.1-0.12 mm are used.

Данные по обработке представлены в таблице. Processing data are presented in the table.

Из приведенных данных в таблице 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, сокращает время обработки в насыщающей смеси в 2-4 раза. From the above data in the table it follows that the chemical-thermal treatment of steel products in a vibro-boiling layer in the proposed composition in comparison with the 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, reduces the processing time in the saturating mixture 2-4 times.

Claims

COMPOSITION FOR BOROMINATION OF STEEL PRODUCTS IN A PSEUDO-FLUIDED LAYER containing copper oxide, an activator and a boron-containing component, characterized in that it additionally contains sodium tetrafluoroborate and corundum, ammonium chloride as an activator, and a magnesium polyboride component as the boron-containing component in the following, wt.%:
Magnesium Polyboride 10-30
Ammonium chloride 0.025 - 0.5
Sodium tetrafluoroborate 0.1 - 0.5
Copper oxide 0.05 - 0.25
Corundum 69.2 - 89.825