RU2139366C1

RU2139366C1 - Method of application of zinc coating by sherardizing with use of hot process

Info

Publication number: RU2139366C1
Application number: RU98123433A
Authority: RU
Inventors: К.Л. Арутюнянц; Л.Н. Кондрашов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "СИГН"
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 1999-10-10

Abstract

FIELD: thermochemical treatment of metals and alloys; applicable in chemical industry, instrumentation engineering and in mechanical engineering. SUBSTANCE: method includes loading of article or article lot into retort of turning electric furnace; filling of saturating mixture into retort; sealing of retort and its heating up to temperature of 150-200 C; release of retort pressure; sealing again of retort, its heating to temperature above 300 C required for maintaining the process of sherardizing; holding at this temperature for preset time needed for formation of coating of preset thickness; unloading of article. Used for saturation is mixture containing not more than 99% of zinc. Pressure release form retort to atmosphere is done with use of filter. EFFECT: simplified process, reduced process duration with provision of high quality of diffusion coating within a wide range of its thickness (5-100 mcm). 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технологическому процессу химико-термической обработки металлических изделий, в частности, к термодиффузионному цинкованию, и может быть использовано в химической промышленности, приборостроении, любой отрасли машиностроения и в других отраслях промышленности. The invention relates to a process for the chemical-thermal treatment of metal products, in particular, to thermal diffusion galvanizing, and can be used in the chemical industry, instrumentation, any industry, and other industries.

Известен способ нанесения цинкового покрытия путем диффузионного цинкования, предназначенный для обработки стальных изделий, включающий загрузку их в контейнер с насыщающей смесью, нагрев и выдержку при температуре насыщения, которые осуществляют при подаче в контейнер водяного пара под избыточным давлением 0,2-0,5 атм. (см. патент РФ N 2025541, МПК C 23 C 10/00, опубл. 30.12.94). A known method of applying a zinc coating by diffusion galvanizing, intended for processing steel products, including loading them into a container with a saturating mixture, heating and holding at a saturation temperature, which is carried out when water vapor is supplied to the container under an overpressure of 0.2-0.5 atm . (see RF patent N 2025541, IPC C 23 C 10/00, publ. 30.12.94).

К недостаткам известного способа относится его сложность из-за необходимости использования специальной системы, подающей под давлением водяной пар и поддерживающей его заданное значение. The disadvantages of this method include its complexity due to the need to use a special system that delivers water vapor under pressure and maintains its set value.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ нанесения цинкового покрытия путем термодиффузионного цинкования по авторскому свидетельству N 1130620, МПК C 23 C 10/28, опубл. 23.12.84. Данный способ включает загрузку в контейнер насыщающей смеси и изделий, его герметизацию, нагрев и выдержку в водородной среде, которая создается путем разложения гидрида титана с выделением газообразного водорода. Выделившийся водород вытесняет из контейнера воздух и создает у поверхности обрабатываемого изделия восстановительную среду, препятствующую окислению цинка и поверхности изделия. The closest analogue of the invention is a method of applying a zinc coating by thermal diffusion galvanizing according to copyright certificate N 1130620, IPC C 23 C 10/28, publ. 12/23/84. This method includes loading a saturating mixture and products into a container, sealing, heating and holding it in a hydrogen medium, which is created by decomposition of titanium hydride with evolution of hydrogen gas. The released hydrogen displaces air from the container and creates a reducing medium at the surface of the workpiece that prevents the oxidation of zinc and the surface of the product.

Способ, описанный в наиболее близком аналоге, достаточно прост, так как не требует специального оборудования и систем, но к его недостаткам можно отнести высокую стоимость за счет использования гидрида титана (до 19% от массы насыщающей смеси) и возможность возникновения водородной хрупкости покрытия изделия, а также необходимость предварительной очистки поверхности изделий перед началом процесса диффузионного цинкования без чего невозможно обеспечение качественного покрытия. The method described in the closest analogue is quite simple, since it does not require special equipment and systems, but its disadvantages include the high cost due to the use of titanium hydride (up to 19% by weight of the saturating mixture) and the possibility of hydrogen embrittlement of the product coating, as well as the need for preliminary cleaning of the surface of the products before starting the diffusion galvanizing process, without which it is impossible to ensure high-quality coating.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является упрощение и сокращение длительности технологического цикла, описанного в способе, при обеспечении высокого качества диффузионного покрытия в широком диапазоне толщин (от 5 до 100 мк), и воспроизводимости характеристик покрытия при менее жестких требованиях к очистке поверхности деталей, поступающих на диффузионную обработку: допущение как наличия на поверхности легких смазок и СОЖ, так и коррозии не более 50% от общей поверхности детали. The problem solved by the invention is to simplify and reduce the duration of the technological cycle described in the method, while ensuring high quality diffusion coatings in a wide range of thicknesses (from 5 to 100 microns), and reproducibility of coating characteristics with less stringent requirements for cleaning the surface of parts coming in for diffusion treatment: the assumption of the presence on the surface of light greases and coolants, and corrosion of not more than 50% of the total surface of the part.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе нанесения цинкового покрытия путем термодиффузионного цинкования, включающем загрузку изделия или партии изделий в реторту поворотной электрической печи, засыпку насыщающей смеси, содержащей не более 99% цинка, герметизацию реторты, нагрев до температуры 150-200^oC, сброс избыточного давления из реторты, повторную герметизацию реторты, дальнейший ее нагрев до температуры свыше 300^oC, необходимой для протекания процесса термодиффузионного цинкования, выдержку при этой температуре в течение заданного времени для образования требуемой толщины покрытия и выгрузку изделий из реторты.The problem is solved due to the fact that in the method of applying a zinc coating by thermal diffusion galvanizing, including loading the product or a batch of products into the retort of a rotary electric furnace, filling the saturating mixture containing not more than 99% zinc, sealing the retort, heating to a temperature of 150-200 ^o C, the relief of excess pressure from the retort, the re-sealing of the retort, its further heating to a temperature above 300 ^o C, necessary for the process of thermal diffusion galvanizing, holding at this temperature for preset time for the formation of the required coating thickness and unloading products from the retort.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен главный вид установки дня нанесения цинкового покрытия путем термодиффузионного цинкования. In FIG. 1 shows the main view of the installation of the day of applying the zinc coating by thermal diffusion galvanizing.

На фиг. 2 - вид сбоку на установку. In FIG. 2 is a side view of the installation.

На фиг. 3 - сечение Б-Б фиг. 1. In FIG. 3 is a section BB of FIG. 1.

На фиг. 4 - блок конечных выключателей. In FIG. 4 - block limit switches.

Способ нанесения цинкового покрытия путем термодиффузионного цинкования изделий, преимущественно из черных металлов, осуществляют на установке для нанесения цинкового покрытия, которая содержит станину 1 с установленной на ней поворотной балкой 2 и приводом 3 наклона. На поворотной балке 2 смонтированы поворотная электропечь 4, включающая корпус 5, нагревательные элементы 6 и теплоизолятор 7, реторту 8 и ложемент 9. Реторта 8, установлена в электропечи 4 с возможностью вращения, а привод 10 вращения реторты 8 закреплен на поворотной балке 2. Реторта 8 имеет герметичную крышку 11, в которую вмонтировано устройство 12 для сброса давления из полости реторты, выполненное например, в виде клапана или вентиля. Сброс давления в атмосферу может осуществляется через фильтр 13 или непосредственно в атмосферу. Крышка 11 снабжена теплоизолирующей прокладкой. Между ретортой 8 и теплоизолятором 7 имеется зазор. The method of applying a zinc coating by thermal diffusion galvanizing of products, mainly from ferrous metals, is carried out on the installation for applying a zinc coating, which contains a frame 1 with a rotary beam 2 mounted on it and a tilt drive 3. On the rotary beam 2, a rotary electric furnace 4 is mounted, including a housing 5, heating elements 6 and a heat insulator 7, a retort 8 and a lodgement 9. The retort 8 is mounted in the electric furnace 4 for rotation, and the rotation drive 10 of the retort 8 is mounted on the rotary beam 2. Retort 8 has a sealed cover 11, in which a device 12 for depressurizing the cavity of the retort is mounted, made, for example, in the form of a valve or valve. Pressure relief to the atmosphere can be carried out through a filter 13 or directly into the atmosphere. The cover 11 is provided with a heat insulating gasket. Between the retort 8 and the heat insulator 7 there is a gap.

Для размещения обрабатываемых изделий во внутреннем объеме реторты 8 используется перфорированный контейнер 14, в который предварительно, до загрузки его в реторту, помещаются изделия (или изделие) и насыщающая смесь. После установки контейнера 14 в реторту герметизация последней осуществляется посредством прижимного устройства крышки. To place the processed products in the internal volume of the retort 8, a perforated container 14 is used, into which, prior to loading it into the retort, the products (or product) and the saturating mixture are placed. After installing the container 14 in the retort, the sealing of the latter is carried out by means of the clamping device of the lid.

Для поворота балки 2 с электропечью 4 используется привод наклона 3, обеспечение трех фиксированных положений реторты 8 вертикального загрузочного, горизонтального рабочего и наклонного разгрузочного осуществляет блок конечных выключателей 15, взаимодействующий с кулачками 16, установленными на оси вращения поворотной балки 2. To rotate the beam 2 with the electric furnace 4, a tilt drive 3 is used; three fixed positions of the retort 8 of the vertical loading, horizontal working and inclined unloading are provided by the limit switch unit 15, which interacts with the cams 16 mounted on the axis of rotation of the rotary beam 2.

Процесс диффузионного цинкования изделий включает следующие технологические операции:
- со склада изделий, предназначенных для обработки, требуемую партию доставляют на участок входного контроля;
- производят проверку соблюдения требований к чистоте поверхности деталей, поступающих на диффузионную обработку: наличие на поверхности только легких смазок и СОЖ и коррозии не более 50% от общей поверхности детали;
- засыпают годные для обработки изделия в перфорированный контейнер 14;
- с помощью грузоподъемного устройства 17 переносят перфорированный контейнер 14 с изделиями к установке и устанавливают его в полость реторты 8;
- производят процесс термодиффузионного цинкования;
- выгружают изделия из реторты 8;
- осуществляют отмывку и пассивацию изделий с нанесенным покрытием в комплексе ванн;
- производят контроль качества и толщины покрытия на соответствующем участке технологической линии.The diffusion galvanizing process of products includes the following technological operations:
- from the warehouse of products intended for processing, the required batch is delivered to the incoming inspection site;
- they verify compliance with the requirements for surface cleanliness of parts coming into diffusion treatment: the presence on the surface of only light lubricants and coolant and corrosion is not more than 50% of the total surface of the part;
- fall asleep suitable for processing products in a perforated container 14;
- using a lifting device 17 transfer the perforated container 14 with the products to the installation and install it in the cavity of the retort 8;
- produce a process of thermal diffusion galvanizing;
- unload products from retort 8;
- carry out washing and passivation of coated products in the bath complex;
- perform quality control and coating thickness on the corresponding section of the processing line.

Ниже приведено более подробное описание операций способа. Below is a more detailed description of the operations of the method.

Электропечь 4 поворачивают в вертикальное загрузочное положение, при котором горловина реторты обращена вверх, с помощью привода 3 наклона по команде с пульта управления. Перфорированный контейнер 14 с загруженными в него изделиями с помощью грузоподъемного устройства 17, перемещающего его со склада изделий, предназначенных для обработки, устанавливают в полость реторты 8 и засыпают насыщающую смесь, содержащую не более 99% цинка. The electric furnace 4 is turned into a vertical loading position, in which the mouth of the retort is facing up, using the tilt drive 3 by command from the control panel. The perforated container 14 with the products loaded into it with the help of a lifting device 17, moving it from the warehouse of products intended for processing, is installed in the cavity of the retort 8 and the saturating mixture containing not more than 99% zinc is poured.

После этого закрывают крышку 11 и герметизируют реторту 8, затем переводят ее с помощью привода 3 наклона в горизонтальное рабочее положение и по сигналу с пульта управления приводят реторту 8 во вращение, обеспечивая нагрев ее нагревательными элементами 6. При достижении температуры 150-200^oC и соответствующего повышения давления в герметизированной реторте 8 автоматически или оператором осуществляется сброс давления из полости реторты через устройство 12 непосредственно в атмосферу или через фильтр 13. Эта операция позволяет создать в полости реторты 8 оптимальные условия для проведения процесса термодиффузионного цинкования. При сбросе давления из полости реторты обеспечивается создание внутри реторты давления и состава атмосферы, необходимых дня оптимального протекания процесса, за счет того, что происходит выброс образовавшихся паров воды, паров легкой смазки и СОЖ и т. д. Этим объясняются менее жесткие требования к предварительной обработке поверхности подлежащих нанесению покрытия деталей, а также отсутствие необходимости в подаче извне защитной атмосферы внутрь реторты или наличия посторонних инертных и активирующих добавок в насыщающей смеси. При этом использование фильтра позволяет избежать загрязнения окружающей установку атмосферы порошком насыщающей смеси и парообразной составляющей выброса.After that, close the lid 11 and seal the retort 8, then transfer it using the tilt drive 3 to a horizontal operating position and, upon a signal from the control panel, bring the retort 8 into rotation, providing it with heating elements 6. When the temperature reaches 150-200 ^o C and a corresponding increase in pressure in the sealed retort 8 automatically or by the operator, the pressure is released from the cavity of the retort through the device 12 directly into the atmosphere or through the filter 13. This operation allows you to create These retorts 8 are the optimal conditions for the thermal diffusion galvanizing process. When the pressure is relieved from the cavity of the retort, the pressure and atmospheric composition inside the retort are created, which are necessary for the day of the optimal process flow, due to the release of water vapor, light lubricant and coolant vapor, etc. This explains the less stringent pretreatment requirements the surface of the parts to be coated, as well as the absence of the need for an external protective atmosphere to enter the retort or the presence of extraneous inert and activating additives in the saturating mixture. At the same time, the use of a filter allows avoiding pollution of the atmosphere surrounding the installation with a powder of the saturating mixture and the vapor component of the discharge.

Далее вновь герметизируют реторту 8, закрывая устройство 12 в крышке 11, и осуществляют дальнейший нагрев реторты до температуры 300-600^oC (преимущественно 420^oC), при которой осуществляется процесс термодиффузионного цинкования. Производят выдержку изделий с насыщающей смесью при указанной выше температуре в течение заданного времени, которое определяется требованиями к толщине покрытия.Then, the retort 8 is again sealed by closing the device 12 in the lid 11, and the retort is further heated to a temperature of 300-600 ^° C (mainly 420 ^° C), at which the thermal diffusion galvanizing process is carried out. Extract products with a saturating mixture at the above temperature for a predetermined time, which is determined by the requirements for the thickness of the coating.

Получаемое покрытие в точности воспроизводит профиль поверхности изделия в целом и отдельных деталей на ней (резьбу, маркировку, другой тонкий рельеф поверхности). Размеры изделий, на которые может быть нанесено покрытие, находятся в пределах от 9 до 650 мм. The resulting coating accurately reproduces the profile of the surface of the product as a whole and of the individual parts on it (thread, marking, other thin surface relief). Dimensions of products that can be coated are in the range from 9 to 650 mm.

После завершения процесса термодиффузионного цинкования останавливают вращение реторты 8, открывают ее крышку, освободив ее от прижимного устройства, и переводят электропечь 4 в разгрузочное наклонное положение с помощью привода 3 наклона. При этом горловина реторты 8 находится ниже ее днища и готовые изделия свободно высыпаются из находящегося в реторте 8 перфорированного контейнера 14 в подведенную к электропечи 4 емкость (на чертежах не показана). After completion of the thermal diffusion galvanizing process, the rotation of the retort 8 is stopped, its cover is opened, freeing it from the pressing device, and the electric furnace 4 is moved to the unloading inclined position using the inclined drive 3. In this case, the neck of the retort 8 is located below its bottom and the finished product is freely poured from the perforated container 14 located in the retort 8 into a container (not shown in the drawings) that is connected to the electric furnace 4.

Электропечь 4 переводится в вертикальное загрузочное положение и из нее извлекается пустой перфорированный контейнер 14. The electric furnace 4 is translated into a vertical loading position and an empty perforated container 14 is removed from it.

Выгрузку готовых изделий можно осуществлять и из загрузочного вертикального положения электропечи 4, вынимая из полости реторты 8 перфорированный контейнер 14 с готовыми изделиями с помощью грузоподъемного устройства 17, то есть в порядке, обратном действиям при загрузке реторты. Unloading of finished products can also be carried out from the loading vertical position of the electric furnace 4, removing from the cavity of the retort 8 a perforated container 14 with finished products using a lifting device 17, that is, in the reverse order of the loading of the retort.

Таким образом, результатом использования изобретения является упрощение технологического цикла нанесения антикоррозионного цинкового покрытия, обеспечение высокого качества покрытия, обеспечение воспроизводимости характеристик покрытия при менее жестких требованиях к очистке поверхности деталей, поступающих на диффузионную обработку. Thus, the result of using the invention is to simplify the technological cycle of applying an anticorrosive zinc coating, to ensure a high quality of the coating, to ensure reproducibility of the coating characteristics with less stringent requirements for cleaning the surface of parts supplied to diffusion processing.

Claims

1. The method of applying a zinc coating by thermal diffusion galvanizing, which consists in loading products or a batch of products in a retort of a rotary electric furnace, filling the saturated mixture, sealing the retort, heating it to the temperature necessary for the process of thermal diffusion galvanizing, and maintaining at this temperature , characterized in that in the process of heating the retort when reaching a temperature of 150 - 200 ^o C produce pressure relief from the retort, reseal it and produce further heating cakes to a temperature above 300 ^o C, necessary for the process of thermal diffusion galvanizing, and carry out exposure at this temperature for a predetermined time required to form the required coating thickness, and then unload the products from the retort.

2. The method according to claim 1, characterized in that use a saturating mixture containing not more than 99% zinc.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure is released from the retort into the atmosphere using a filter.