RU2107112C1 - Method of calorizing of articles from steels and alloys in circulating gas medium - Google Patents

Method of calorizing of articles from steels and alloys in circulating gas medium Download PDF

Info

Publication number
RU2107112C1
RU2107112C1 RU96118826A RU96118826A RU2107112C1 RU 2107112 C1 RU2107112 C1 RU 2107112C1 RU 96118826 A RU96118826 A RU 96118826A RU 96118826 A RU96118826 A RU 96118826A RU 2107112 C1 RU2107112 C1 RU 2107112C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
halides
stage
articles
products
Prior art date
Application number
RU96118826A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96118826A (en
Inventor
Лев Михайлович Мулякаев
Александр Вячеславович Логунов
Борис Егорович Карасев
Георгий Константинович Язов
Валентин Владимирович Крымов
Владимир Сергеевич Фролов
Original Assignee
Лев Михайлович Мулякаев
Александр Вячеславович Логунов
Борис Егорович Карасев
Георгий Константинович Язов
Валентин Владимирович Крымов
Владимир Сергеевич Фролов
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 Лев Михайлович Мулякаев, Александр Вячеславович Логунов, Борис Егорович Карасев, Георгий Константинович Язов, Валентин Владимирович Крымов, Владимир Сергеевич Фролов filed Critical Лев Михайлович Мулякаев
Priority to RU96118826A priority Critical patent/RU2107112C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2107112C1 publication Critical patent/RU2107112C1/en
Publication of RU96118826A publication Critical patent/RU96118826A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: thermochemical treatment of articles from steels and alloys in circulating gas medium; applicable in aerospace technology, manufacture of power plant machinery. SUBSTANCE: method includes heating of articles in vacuum up to temperature of diffusion saturation and simultaneous vacuum drying of halides at temperature below their evaporation, supply of halides to working surface of plant in gaseous state and subsequent holding of articles in circulating gaseous medium at pressure of 5-30000 Pa. Halide salts are dried in vacuum at temperature of 333-383 K during the entire stage of article heating at pressure corresponding to pressure in the plant working space at this stage of 1-20 Pa, and their supply to plant working space to be begun at temperature 10-100 K below the holding temperature and maintained during the entire holding stage. Halides of diffusing elements may be used in form of aluminum chloride AlClAlCl3 with consumption of 0.5-1.5 g per liter of working chamber volume. EFFECT: higher quality of diffusion coatings, speed of their formation, reduced consumption of initial materials and improved ecology due to sharp reduction of harmful effluents to atmosphere. 4 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к химико-термической обработке изделий из сталей и сплавов в циркулирующей газовой среде и может быть использовано в авиационной и космической технике, в различных областях энергомашиностроения, преимущественно для лопаток турбин газотурбинных двигателей (ГТД), а также в металлургии, в производстве товаров народного потребления и в других отраслях народного хозяйства для защиты изделий от высокотемпературного окисления, коррозии в различных средах и от других агрессивных воздействий. The invention relates to chemical-thermal treatment of products from steels and alloys in a circulating gas medium and can be used in aviation and space technology, in various fields of power engineering, mainly for turbine blades of gas turbine engines (GTE), as well as in metallurgy, in the production of consumer goods consumption in other sectors of the national economy to protect products from high-temperature oxidation, corrosion in various environments and from other aggressive influences.

Предложенный способ алитирования в циркулирующей газовой среде (газовое циркуляционное алитирование) выгодно отличается от известных способов газового алитирования более высоким качеством диффузионных покрытий, более рациональным использованием исходных материалов, значительным улучшением экологии за счет резкого сокращения вредных выбросов в окружающую среду. The proposed method of alitizing in a circulating gas medium (gas circulating alitization) compares favorably with the known methods of gas alitizing with a higher quality of diffusion coatings, a more rational use of raw materials, and a significant improvement in ecology due to a sharp reduction in harmful emissions into the environment.

Традиционные способы газового алитирования [1-3] предусматривают весьма трудоемкие операции приготовления порошковой смеси, в которую упаковывают обрабатываемые изделия (так называемый контактный метод насыщения) - фиг.3 [2] либо изделия располагают отдельно от порошковой смеси (неконтактный метод) - фиг. 1,2 [2]; при этом рабочий газ, образующийся при нагревании порошковой смеси может приводиться в движение вентилятором, например, в виде циркулирующего газового потока - фиг. 4,5 [2], либо принудительно двигаться как невозвратный поток газа (прямоточный метод) - фиг. 1,2 [1], фиг. 1 [2]. Traditional methods of gas alitization [1-3] involve very laborious operations of preparing a powder mixture into which the processed products are packed (the so-called contact saturation method) - Fig.3 [2] or the products are placed separately from the powder mixture (non-contact method) - Fig. 1.2 [2]; however, the working gas generated by heating the powder mixture can be driven by a fan, for example, in the form of a circulating gas stream - FIG. 4,5 [2], or forced to move as a non-return flow of gas (direct-flow method) - FIG. 1.2 [1], FIG. 12].

Во всех указанных случаях расход исходных материалов, создающих рабочую газовую среду, в десятки раз больше, чем в предложенном способе алитирования, выбросы отработанных газов в окружающую среду в этих случаях также значительно выше. Более того отработанные порошковые смеси не поддаются утилизации и в качестве отходов сильно засоряют почву (по аналогии с отработанными литейными землями). In all these cases, the consumption of the starting materials that create the working gas medium is ten times greater than in the proposed method of alitization, emissions of exhaust gases into the environment in these cases are also significantly higher. Moreover, the spent powder mixtures are not recyclable and as a waste they strongly clog the soil (by analogy with the used foundry lands).

О высоких расходах исходных материалов свидетельствует и тот факт, что процесс диффузионного насыщения в приведенных примерах ведется при избыточном давлении рабочих газов, чрезмерные избытки которых сравниваются через вентиляцию прямо в атмосферу. The fact that the diffusion saturation process in the above examples is carried out at an overpressure of the working gases, the excessive excesses of which are compared through ventilation directly into the atmosphere, also testifies to the high consumption of the starting materials.

Известен способ алитирования изделий из металлов и сплавов в циркулирующей газовой среде, предусматривающий использование в качестве исходных материалов хлорида алюминия AlCl3 и металлического алюминия и осуществляемый при пониженном давлении [3], выбранный в качестве прототипа.A known method of aliasing products from metals and alloys in a circulating gas environment, involving the use of aluminum chloride AlCl 3 and aluminum metal as starting materials and carried out under reduced pressure [3], selected as a prototype.

Невозможность осуществления процесса алитирования по прототипу, но при более низких давлениях и при значительно меньших расходах исходных материалов по сравнению с прототипом, объясняется присутствием в безводном хлориде алюминия (соли AlCl3) остаточной воды, которая может накапливаться в процессе хранения, транспортировки этой соли и даже при ее использовании непосредственно на стадии процесса алитирования, когда все подготовительные операции выполняются в обычных условиях, т.е. на воздухе: насыпка навески, взвешивание, засыпка в испаритель, нахождение хлорида в испарителе до откачки воздуха в течение определенного времени и т.п. Гигроскопичность соли AlCl3 столь велика, что при обычных условиях она жадно поглощает влагу из окружающего воздуха, превращаясь из безводной соли в кристаллогидрат типа AlCl3•nH2O.The inability to carry out the process of alitization according to the prototype, but at lower pressures and significantly lower consumption of starting materials compared to the prototype, is explained by the presence of residual water in anhydrous aluminum chloride (AlCl 3 salt), which can accumulate during storage, transportation of this salt, and even when it is used directly at the stage of the alitization process, when all preparatory operations are performed under ordinary conditions, i.e. in air: filling the sample, weighing, filling in the evaporator, the chloride in the evaporator until air is evacuated for a certain time, etc. The hygroscopicity of the AlCl 3 salt is so great that under ordinary conditions it eagerly absorbs moisture from the surrounding air, transforming from an anhydrous salt to a crystal hydrate of the AlCl 3 • nH 2 O type.

Испарение в рабочее пространство нагретой установки недостаточно обезвоженного хлорида AlCl3, содержащего по этой причине некоторое количество кристаллогидратов AlCl3•nH2O, приводит к разложению последних по реакции

Figure 00000002
,
с выделение паров кристаллизационной воды (n H2O), обладающей при высоких температурах сильной окислительной способностью, что может тормозить процесс диффузионного насыщения; более того неуспевшие распасться кристаллы AlCl3•nH2O не будут участвовать в протекании основных химических реакций (реакций (1) и (2) см. ниже), т.е. фактически тормозить химизм процесса диффузионного насыщения. Высокая степень обезвоживания соли AlCl3 в результате ее вакуумной сушки по предложенному способу доводит коэффициент использования этого материала до единицы (т.е. практически 100%-ное использование соли AlCl3) и одновременно предотвращает процесс возможного окисления насыщаемой поверхности изделий парами воды до образования оксидных пленок, которые могут препятствовать диффузии атомов алюминия в глубь насыщенного металла. Предотвращение попадания паров влаги в рабочую камеру установки в процессе формирования диффузионного покрытия положительно сказывается на его качестве и кинетике самого процесса насыщения.Evaporation of insufficiently dehydrated AlCl 3 chloride into the working space of the heated installation, which for this reason contains a certain amount of AlCl 3 • nH 2 O crystalline hydrates, leads to decomposition of the latter by reaction
Figure 00000002
,
with the release of vapors of crystallization water (n H 2 O), which has strong oxidizing ability at high temperatures, which can inhibit the process of diffusion saturation; Moreover, AlCl 3 • nH 2 O crystals that failed to break up will not participate in the main chemical reactions (reactions (1) and (2) see below), i.e. actually inhibit the chemistry of the diffusion saturation process. The high degree of dehydration of AlCl 3 salt as a result of its vacuum drying by the proposed method brings the utilization rate of this material to unity (i.e., almost 100% use of AlCl 3 salt) and at the same time prevents the process of possible oxidation of the saturated surface of products with water vapor to form oxide films that can interfere with the diffusion of aluminum atoms deep into the saturated metal. Prevention of moisture vapor entering the working chamber of the unit during the formation of a diffusion coating positively affects its quality and the kinetics of the saturation process itself.

Задача изобретения - повышение качества диффузионных покрытий, скорости их формирования, значительные снижение расхода исходных материалов, образующих рабочую газовую среду, и улучшение экологии за счет резкого сокращения вредных выбросов в окружающую среду по завершении процесса. The objective of the invention is to improve the quality of diffusion coatings, the speed of their formation, a significant reduction in the consumption of raw materials forming a working gas environment, and environmental improvement due to a sharp reduction in harmful emissions into the environment upon completion of the process.

Решение поставленной задачи достигают путем использования обезвоженного до глубокой степени галогенида диффундирующего элемента (соли AlCl3) в результате его вакуумной сушки на стадии нагрева обрабатываемых изделий, подачи высушенных галогенидов в газообразном состоянии в рабочее пространство установки к началу выдержки, а саму стадию выдержки в циркулирующей газовой среде (стадию диффузионного насыщения) проводят при давлении 5 - 30000 Па при минимальном расходе исходных материалов.The solution to this problem is achieved by using a deeply dehydrated halide of a diffusing element (AlCl 3 salt) as a result of its vacuum drying at the stage of heating the processed products, feeding the dried halides in a gaseous state into the working space of the installation by the beginning of exposure, and the stage of exposure in a circulating gas medium (diffusion saturation stage) is carried out at a pressure of 5 - 30,000 Pa with a minimum consumption of starting materials.

При этом обеспечивается и максимальная скорость протекания химических реакций при рабочих температурах процесса. This ensures the maximum rate of chemical reactions at operating temperatures of the process.

А. Над зеркалом ванны испаряющегося алюминия

Figure 00000003
,
Б. У насыщаемой поверхности изделия
Figure 00000004
,
Образованный по реакции (2) атомарный алюминий диффундирует в глубь изделия, формируя диффузионное покрытие.A. Above the bathtub mirror of evaporating aluminum
Figure 00000003
,
B. At the saturable surface of the product
Figure 00000004
,
The atomic aluminum formed by reaction (2) diffuses deep into the product, forming a diffusion coating.

Высокая скорость протекания реакции (2) обеспечивается и максимальными значениями парциального давления дихлорида алюминия AlCl2 при 1273 - 1473 К (фиг. 3, [4] ), которые соответствуют и рабочим температурам процесса диффузионного насыщения по предложенному способу.The high rate of reaction (2) is ensured by the maximum values of the partial pressure of aluminum dichloride AlCl 2 at 1273 - 1473 K (Fig. 3, [4]), which correspond to the operating temperatures of the diffusion saturation process according to the proposed method.

Обратимость реакций (1) и (2) в зависимости от конкретных термодинамических условий [4] позволяет газу-переносчику постоянно восстанавливаться (обогащаться) продуктом AlCl2 по реакции (1), который является генератором атомарного алюминия по реакции (2), и таким образом осуществлять процесс диффузионного насыщения до полного израсходования исходных материалов.The reversibility of reactions (1) and (2) depending on the specific thermodynamic conditions [4] allows the carrier gas to be constantly reduced (enriched) with the AlCl 2 product by reaction (1), which is a generator of atomic aluminum by reaction (2), and thus carry out the diffusion saturation process until the starting materials are completely consumed.

Описанные приемы и закономерности также позволяют сократить расход галогенидов диффундирующих элементов и соответственно уменьшить выброс образующихся продуктов реакций в окружающую среду по завершении процесса. The described techniques and patterns also make it possible to reduce the consumption of halides of diffusing elements and, accordingly, to reduce the release of the resulting reaction products into the environment upon completion of the process.

Указанные выше признаки изобретения являются существенными по следующим причинам. The above features of the invention are significant for the following reasons.

1. Недопущение присутствия паров воды в рабочем газе способствует предотвращению процессов окисления насыщаемой поверхности изделий с образованием оксидов, которые могут препятствовать диффузионному проникновению атомов алюминия в глубь поверхности изделия (диффузионному насыщению); недопущение появления паров воды в рабочем газе предотвращает также и окисление ванны металлического алюминия, способствуя тем самым более активному его парообразованию и, следовательно, интенсификации реакции (1), продуктом которой является промежуточный хлорид AlCl2, что в свою очередь приведет к активизации реакции (2), генерирующей атомарный алюминий, который диффундируя в поверхность, формирует алитированный слой.1. Prevention of the presence of water vapor in the working gas helps to prevent oxidation of the saturated surface of the product with the formation of oxides, which can impede the diffusion of aluminum atoms deep into the surface of the product (diffusion saturation); preventing the occurrence of water vapor in the working gas also prevents the oxidation of the aluminum metal bath, thereby contributing to its more active vaporization and, therefore, intensification of the reaction (1), the product of which is the intermediate chloride AlCl 2 , which in turn will lead to the activation of the reaction (2 ), generating atomic aluminum, which, diffusing into the surface, forms an aluminized layer.

2. С целью более рационального применения галогенидов диффундирующих элементов (хлорида AlCl3) использование их осуществляется только на стадии выдержки путем напуска газообразных хлоридов к моменту достижения обрабатываемыми изделиями конечной температуры нагрева (к моменту начала выдержки). Напуск газообразных хлоридов при более низких температурах, например при 400-500oC ([4] , стр. 201), приводит к неоправданно высоким и непроизводительным потерям галогенидов, в том числе в результате их конденсации на холодных частях установки.2. For the purpose of more rational use of the halides of diffusing elements (AlCl 3 chloride), their use is carried out only at the holding stage by the inlet of gaseous chlorides by the time the processed products reach the final heating temperature (by the time the holding starts). The inlet of gaseous chlorides at lower temperatures, for example at 400-500 o C ([4], p. 201), leads to unreasonably high and unproductive losses of halides, including as a result of their condensation on the cold parts of the installation.

Выполнение процесса алитирования при более низких рабочих давлениях (при более высоком разряжении по сравнению с прототипом) позволят повысить его кинетику, получать более чистые по примесям диффузионные слои. Performing the alitization process at lower working pressures (at a higher discharge compared with the prototype) will increase its kinetics, get more diffusion-friendly impurity layers.

4. Снижение удельного расхода исходных материалов в несколько раз по сравнению с прототипом имеет не только экономические, но и экологические преимущества: резкое сокращение вредных выбросов в окружающую среду. 4. The reduction in the specific consumption of raw materials several times in comparison with the prototype has not only economic, but also environmental advantages: a sharp reduction in harmful emissions into the environment.

Предлагаемый способ алитирования изделий был разработан и опробован на опытно-промышленной установке с объемом рабочей камеры 240 л (см. схему) в результате проведения многочисленных экспериментов в широком диапазоне температурно-временных режимов, давлений и расходов исходных материалов, отдельные результаты которых приведены в табл.1. The proposed method of product aliasing was developed and tested on a pilot plant with a working chamber volume of 240 l (see diagram) as a result of numerous experiments in a wide range of temperature-time regimes, pressures and flow rates of the starting materials, the individual results of which are given in table. one.

Как видно из таблицы, выполнение процесса алитирования по предложенному способу позволяет получать глубокие и качественные диффузионные слои как на низкоуглеродистых сталях (сталь 10), так и на высоколегированных жаропрочных сплавах. As can be seen from the table, the implementation of the alitization process according to the proposed method allows to obtain deep and high-quality diffusion layers both on low-carbon steels (steel 10) and on high-alloy heat-resistant alloys.

Полученные данные связаны, в частности, с применением глубокого обезвоженного хлорида алюминия в результате его вакуумной сушки, что, как указывалось выше, существенно повышает кинетику процесса диффузионного насыщения за счет ускорения протекания химических реакций и диффузии атомов алюминия в насыщаемую поверхность изделия. Применительно к высокопожаропрочным никелевым сплавом (например, ЖС6У, ЖС26, ЖС32), предназначенным для изготовления охлаждаемых пустотелых лопаток турбин ГТД, процесс диффузионного насыщения обычно ведут при более высоких температурах (≥1273К) по сравнению с алитированием углеродистых сталей, учитывая более низкую скорость диффузии алюминия в этих высоколегированных материалах. The data obtained are associated, in particular, with the use of deep dehydrated aluminum chloride as a result of its vacuum drying, which, as mentioned above, significantly increases the kinetics of the diffusion saturation process due to the acceleration of chemical reactions and the diffusion of aluminum atoms into the saturated surface of the product. As applied to high-temperature-resistant nickel alloy (for example, ZhS6U, ZhS26, ZhS32), intended for the manufacture of cooled hollow turbine blades of gas turbine engines, the diffusion saturation process is usually carried out at higher temperatures (≥1273K) in comparison with the alification of carbon steels, given the lower diffusion rate of aluminum in these highly alloyed materials.

Исследования показали (см. табл.), что весьма небольшой удельный расход хлорида алюминия на процесс, равный в среднем 1 г/л объема рабочей камеры, позволят получать качественны диффузионные слои, в том числе при достаточно высоком разряжении в камере (в среднем 1000-6000 Па или 0,01 - 0,06 атм). При этом начало процесса насыщения, совпадающее с началом напуска хлоридов в рабочую камеру установки, происходит при его большем разряжении, равном в среднем (5-10) 10-2 мм рт.ст. (7-14 Па) (см. табл.)
Учитывая, что поверхность расплава металлического алюминия, находящегося в огнеупорном тигле, по предлагаемому способу составляет всего ≈0,02м2, удельный расход (Величину удельного расхода алюминия определяют, как отношение поверхности расплава к объему рабочей камеры.) такого алюминия на процесс (в результате его испарения и взаимодействия с хлоридом AlCl3 по предлагаемому способу весьма незначителен: 0,08 м-1. Описанные условия проведения процесса насыщения обеспечивают высокое качество диффузионного слоя и высокую кинетику процесса.
Studies have shown (see table) that a very small specific consumption of aluminum chloride per process, equal to an average of 1 g / l of the volume of the working chamber, will allow one to obtain high-quality diffusion layers, including at a sufficiently high discharge in the chamber (on average 1000 6000 Pa or 0.01 - 0.06 atm). At the same time, the beginning of the saturation process, which coincides with the beginning of the inlet of chlorides into the working chamber of the installation, occurs with its greater discharge, equal to an average of (5-10) 10 -2 mm Hg (7-14 Pa) (see table)
Considering that the surface of the molten aluminum metal present in a refractory crucible, the proposed method is only ≈0,02m 2, the specific flow rate (quantity of aluminum in specific consumption is determined as the ratio of the melt surface to the working chamber volume.) Of the aluminum in the process (as a result its evaporation and interaction with AlCl 3 chloride by the proposed method is very insignificant: 0.08 m -1 The described conditions for the saturation process provide high quality diffusion layer and high kinetics of the process.

Способ поясняется чертежом и осуществляется следующим образом. The method is illustrated in the drawing and is as follows.

В испаритель установки 8, имеющий автономный нагрев и соединенный напрямую с рабочей камерой 4, загружают хлорид алюминия AlCl3 в виде соли в качестве ≈ 240 г, после чего испаритель герметизируют. В рабочую камеру установки загружают металлический алюминий 7 весом ≈ 100 г в виде произвольных кусков, вырезанных из чушковой заготовки и помещенных в огнеупорный тигель, а также сами детали 9, например лопатки турбины ГТД, на специальную оснастку, после чего рабочую камеру герметизируют. Откачку воздуха из рабочей камеры производят с помощью вакуумного насоса 11 до давления в среднем (4 - 8) 10-2 мм рт.ст. (5 - 10 Па), после чего включают нагрев печи установки 1 с садкой деталей и одновременно нагрев испарителя для сушки хлоридов алюминия при 333 - 383 К в течение времени, равном продолжительности всей стадии нагрева садки. По достижении температуры садки на 10 - 100 К ниже заданной температуры процесса насыщения испаритель включают на более высокий нагрев, соответствующий режиму испарения хлоридов, который достигается в испарителе примерно одновременно с достижением конечной температуры нагрева деталей в печи. После включения нагрева испарителя на режим испарения хлоридов вакуумный насос отключают и включают вентилятор 6, с помощью которого формируется циркулирующий поток рабочего газа. При этом рабочее давление в камере повышается и может составлять на стадии выдержки 1000 - 10000 Па (0,01 - 0,1 атм). По окончании выдержки при температуре диффузионного насыщения печь установки, испаритель и вентилятор отключают, а отработанные газы эвакуируют из рабочей камеры с помощью вакуумного насоса. После охлаждения печи рабочую камеру открывают и детали выгружают.In the evaporator of installation 8, which has autonomous heating and connected directly to the working chamber 4, load aluminum chloride AlCl 3 in the form of salt as ≈ 240 g, after which the evaporator is sealed. Metallic aluminum 7 weighing ≈ 100 g is loaded into the working chamber of the unit in the form of arbitrary pieces cut from the ingot blank and placed in a refractory crucible, as well as the parts 9 themselves, for example, turbine engine blades, on special equipment, after which the working chamber is sealed. The air is pumped out of the working chamber using a vacuum pump 11 to an average pressure of (4-8) 10 -2 mm Hg. (5 - 10 Pa), after which they turn on the heating of the furnace of installation 1 with a cage of parts and at the same time heating the evaporator for drying aluminum chlorides at 333 - 383 K for a time equal to the duration of the entire stage of cage heating. Upon reaching the charge temperature 10 - 100 K below the set temperature of the saturation process, the evaporator is switched on to a higher heating, corresponding to the mode of chloride evaporation, which is achieved in the evaporator approximately at the same time as reaching the final heating temperature of the parts in the furnace. After the heating of the evaporator is switched on to the mode of chloride evaporation, the vacuum pump is turned off and the fan 6 is turned on, by means of which a circulating flow of working gas is formed. At the same time, the working pressure in the chamber rises and can reach 1000 - 10000 Pa (0.01 - 0.1 atm) at the holding stage. At the end of the exposure at the temperature of diffusion saturation, the furnace of the installation, the evaporator and the fan are turned off, and the exhaust gases are evacuated from the working chamber using a vacuum pump. After cooling the furnace, the working chamber is opened and the parts are unloaded.

На схеме показаны также нижняя 2 и верхняя 3 крышки, направляющий экран 5, система 10 улавливания отработанных газов, поворотно-подъемный механизм 12. The diagram also shows the lower 2 and upper 3 covers, the guiding screen 5, the exhaust gas recovery system 10, the swing-lifting mechanism 12.

Учитывая весьма небольшие и дозированные количества применяемых исходных материалов (хлориды алюминия и металлический алюминий), высокий коэффициент их использования в процессе протекания обратимых химических реакций, количество отработанных продуктов реакций получается весьма небольшим и практически полностью улавливается существующей вакуумно-газовой системой 10, в результате чего выброс в окружающую атмосферу таких продуктов практически не происходит. При этом часть газообразных продуктов реакций в процессе диффузионного насыщения может конденсироваться на более холодных частях установки (например, в местах водяного охлаждения отдельных ее узлов в районе резиновых прокладок), не попадая в саму вакуумно-газовую систему, что еще больше снижает вероятность произвольного выброса этих продуктов в атмосферу при откачке их из рабочей камеры по завершении процесса. Given the very small and dosed quantities of the starting materials used (aluminum chlorides and metallic aluminum), the high coefficient of their use in the process of reversible chemical reactions, the amount of waste reaction products is very small and is almost completely captured by the existing vacuum-gas system 10, as a result of which such products practically do not occur in the surrounding atmosphere. At the same time, part of the gaseous reaction products during the diffusion saturation process can condense on the colder parts of the installation (for example, in places of water cooling of its individual components in the area of rubber gaskets) without falling into the vacuum-gas system itself, which further reduces the likelihood of arbitrary release of these products into the atmosphere when they are pumped out of the working chamber upon completion of the process.

Жаростойкость образцов из жаропрочных никелевых сплавов, алитированных предлагаемым способом, находится на достаточно высоком уровне (см. табл.), что связано с высоким качеством диффузионного слоя. The heat resistance of samples of heat-resistant nickel alloys, alitized by the proposed method, is at a fairly high level (see table), which is associated with high quality diffusion layer.

В целом технико-экономические преимущества предлагаемого способа химико-термической обработки заключается в предельно низких удельных расходах исходных материалов: хлорида алюминия AlCl3 расходуется в 1,5 - 4,5 раза меньше, а металлического алюминия - в 6 раз по сравнению с прототипом, что приводит к ничтожно малым образованиям отработанных продуктов реакций, которые практически полностью улавливаются существующей вакуумно-газовой системой, значительно улучшая при этом экологию окружающей среды. Достигается и прямая экономия исходных материалов, необходимых для проведения процесса диффузионного насыщения и получения качественных покрытий: удельный расход хлорида алюминия AlCl3 на одну садку (на один процесс) составляет в среднем 1 г/л объема рабочей камеры. По сравнению с традиционным газовым алитированием в порошках суммарный расход исходных материалов по заявленному способу сокращается в 50 - 100 раз (ресурсосберегающая и безотходная технология), а расход электроэнергии уменьшается в 9,5 раз (энергосберегающая технология). Учитывая, что по завершении процесса вредные выбросы в окружающую среду практически отсутствуют, предложенный способ алитирования может быть отнесен к экологически чистой технологии.In General, the technical and economic advantages of the proposed method of chemical-thermal treatment is extremely low specific costs of the starting materials: aluminum chloride AlCl 3 is consumed 1.5 - 4.5 times less, and aluminum metal - 6 times compared with the prototype, which leads to negligible formations of the spent reaction products, which are almost completely captured by the existing vacuum-gas system, while significantly improving the ecology of the environment. Direct savings are also achieved in the starting materials necessary for the diffusion saturation process and for obtaining high-quality coatings: the specific consumption of AlCl 3 aluminum chloride per cage (per process) is on average 1 g / l of the working chamber volume. Compared with traditional gas aluminization in powders, the total consumption of starting materials by the claimed method is reduced by 50-100 times (resource-saving and waste-free technology), and energy consumption is reduced by 9.5 times (energy-saving technology). Given that at the end of the process there are practically no harmful emissions into the environment, the proposed method of alitization can be attributed to environmentally friendly technology.

Описанный способ алитирования в циркулирующей газовой среде пробован на лопатках турбины газотурбинных двигателей АЛ31Ф, Д30КП, Д436Т1 с положительными результатами и внедрен в производство двигателя Д436Т1. The described aliasing method in a circulating gas medium was tested on the turbine blades of AL31F, D30KP, D436T1 gas turbine engines with positive results and was introduced into the production of the D436T1 engine.

Источники информации. Sources of information.

1. Патент Франции 2576916, кл C 23 C 10/14, 1985. 1. French patent 2576916, cl C 23 C 10/14, 1985.

2. Патент Франции 2576917, кл. C 23 C 10/14, 1985
3. Авт. св. 1238597 А, кл. C 23 C 10/00, 1984
4. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н., Химико-термическая обработка металлов, М.: Металлургия, 1985, с. 10-17, 201.
2. French patent 2576917, cl. C 23 C 10/14, 1985
3. Auth. St. 1238597 A, cl. C 23 C 10/00, 1984
4. Lakhtin Yu.M., Arzamasov BN, Chemical-thermal treatment of metals, M .: Metallurgy, 1985, p. 10-17, 201.

Claims (4)

1. Способ алитирования изделий из сталей и сплавов в циркулирующей газовой среде, содержащей галогениды диффундирующих элементов и пары источников диффундирующих элементов, включающий нагрев изделий в вакууме до температуры диффузионного насыщения, подачу галогенидов в рабочее пространство установки и выдержку изделий в циркулирующей газовой среде, отличающийся тем, что на стадии нагрева изделий одновременно производят вакуумную сушку солей галогенидов при температуре ниже их испарения, подачу высушенных галогенидов осуществляют в газообразном состоянии к началу выдержки, а выдержку в циркулирующей газовой среде осуществляют при давлении 5 - 30000 Па. 1. The method of aliasing products from steels and alloys in a circulating gas medium containing halides of diffusing elements and a pair of sources of diffusing elements, including heating the products in vacuum to a temperature of diffusion saturation, feeding the halides into the working space of the installation and holding the products in a circulating gas medium, characterized in that at the stage of heating the products simultaneously produce vacuum drying of halide salts at a temperature below their evaporation, the supply of dried halides is carried out in gaseous state to the beginning of exposure, and exposure in a circulating gas medium is carried out at a pressure of 5 to 30,000 Pa. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вакуумную сушку солей галогенидов производят при 333 - 383К на протяжении всей стадии нагрева изделий при давлении, соответствующем давлению в рабочем пространстве установки на этой стадии 1 - 20 Па. 2. The method according to claim 1, characterized in that the vacuum drying of the halide salts is carried out at 333 - 383 K throughout the entire stage of heating the products at a pressure corresponding to the pressure in the working space of the installation at this stage 1 - 20 Pa. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что подачу газообразных галогенидов в рабочее пространство установки начинают при температуре на 10 - 100К ниже температуры выдержки и продолжают в течение всей стадии выдержки. 3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the supply of gaseous halides into the working space of the installation begins at a temperature of 10-100 K below the holding temperature and continues throughout the holding stage. 4. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве галогенидов диффундирующих элементов используют хлорид алюминия AlCl3 с расходом 0,5 - 1,5 г/л объема рабочей камеры.4. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that as the halides of the diffusing elements use aluminum chloride AlCl 3 with a flow rate of 0.5 to 1.5 g / l of the volume of the working chamber.
RU96118826A 1996-09-19 1996-09-19 Method of calorizing of articles from steels and alloys in circulating gas medium RU2107112C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96118826A RU2107112C1 (en) 1996-09-19 1996-09-19 Method of calorizing of articles from steels and alloys in circulating gas medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96118826A RU2107112C1 (en) 1996-09-19 1996-09-19 Method of calorizing of articles from steels and alloys in circulating gas medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2107112C1 true RU2107112C1 (en) 1998-03-20
RU96118826A RU96118826A (en) 1998-06-20

Family

ID=20185668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96118826A RU2107112C1 (en) 1996-09-19 1996-09-19 Method of calorizing of articles from steels and alloys in circulating gas medium

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2107112C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447189C2 (en) * 2005-03-18 2012-04-10 Улвак, Инк. Vacuum treatment device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2447189C2 (en) * 2005-03-18 2012-04-10 Улвак, Инк. Vacuum treatment device
US8771422B2 (en) 2005-03-18 2014-07-08 Ulvac, Inc. Coating method and apparatus, a permanent magnet, and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2536774A (en) Process of coating ferrous metal and heat pack mixture therefor
Kulka et al. Trends in thermochemical techniques of boriding
EP1065293B1 (en) Method of controlling thickness and aluminum content of a diffusion aluminide coating
KR20090050957A (en) Slurry diffusion aluminide coating composition and process
GB2167773A (en) Improvements in or relating to coating processes
JP2001032061A (en) Method for simultaneously aluminizing nickel base superalloy and cobalt base superalloy
RU2544323C2 (en) Method of aluminium-containing protective coating application to metal part surface
US8945674B2 (en) Method for forming a protective coating containing aluminium and zirconium on a metal part
US2816048A (en) Process of forming superficial alloys of chromium on metal bodies
Hoare et al. The oxidation of carbon monoxide
RU2107112C1 (en) Method of calorizing of articles from steels and alloys in circulating gas medium
JP2004308010A (en) Method of forming protective coating containing aluminium and zirconium on metal
Parzuchowski Gas phase deposition of aluminum on nickel alloys
Xu et al. Effects of deposition temperature on the kinetics growth and protective properties of aluminide coatings
US8815342B2 (en) Process for forming a protective coating on the surface of a metal part
CN106637053B (en) A kind of catalysis process of low temperature carburization
CN106637059B (en) A kind of catalysis process of low temperature gas nitriding
JP3450426B2 (en) Gas sulfide nitriding treatment method
JPH0633238A (en) Chemical vapor deposition of aluminide coating film
US3416895A (en) Method of purifying graphite
US3152007A (en) Process for chromizing ferrous metal objects
JPH09195049A (en) Formation of aluminized film by chemical vapor deposition for gas turbine blade
SU971913A1 (en) Process for gaseous alitizing
US3759703A (en) Use of thermal regenerator pair in sodium recovery process
SU990870A1 (en) Method for producing complex coating on steel products