RU2477337C2 - Способ получения боридных покрытий из борной кислоты - Google Patents
Способ получения боридных покрытий из борной кислоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477337C2 RU2477337C2 RU2011120904/02A RU2011120904A RU2477337C2 RU 2477337 C2 RU2477337 C2 RU 2477337C2 RU 2011120904/02 A RU2011120904/02 A RU 2011120904/02A RU 2011120904 A RU2011120904 A RU 2011120904A RU 2477337 C2 RU2477337 C2 RU 2477337C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- boron
- granules
- heat treatment
- mixture
- boric acid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу химико-термической обработки и может быть использовано для повышения эксплуатационной стойкости изделий. Способ борирования стальных деталей включает приготовление насыщающей шихты, содержащей борсодержащий компонент и активатор фтористый натрий, упаковку деталей в тигле и термообработку. В качестве борсодержащего компонента используют 20-40 мас.% обезвоженной композиционной смеси на основе борной кислоты в виде гранул, которые получают путем приготовления смеси, содержащей 70-74 мас.% H3BO3, 24-28 мас.% Al и 2 мас.% NaF, обезвоживания со спеканием полученной смеси и дробления спекшейся композиционной смеси до гранул размером до 2 мм. Обезвоженная борная кислота, являющаяся источником бора при борировании, восстанавливается в процессе термообработки в гранулах. Насыщающая шихта дополнительно содержит разделительную добавку, в качестве которой используют инертные порошки в виде окиси алюминия или окиси магния, или отработанные составы для борирования. Насыщающая шихта дополнительно содержит фтористый натрий NaF 2 мас.%. Термообработку проводят при температуре 800-950°C в течение 3-5 часов. Уменьшается стоимость и время борирования, а также обеспечивается дополнительная регулировка свойств и толщины получаемых покрытий, что позволяет получать качественные покрытия с заданными характеристиками. 1 ил.
Description
Изобретение относится к способу химико-термической обработки и может быть использовано для повышения эксплуатационной стойкости изделий и технологической оснастки из конструкционных сталей и чугунов.
Известны способы диффузионного борирования конструкционных сталей и чугунов (Ворошнин Л.Г. и др. Кавитационно-стойкие покрытия на железоуглеродистых сплавах. / Под ред. М.Н.Бодяко. - М.: Наука и техника, 1987. - 248 с.) из порошков, которые содержат в качестве борсодержащих элементов готовые продукты высокотемпературного синтеза: карбид бора, бор аморфный. Недостатком таких порошковых смесей является высокая стоимость борсодержащих компонентов.
Наиболее близким аналогом изобретения является способ борирования стальных изделий (RU 2413034 C1, МПК C23C 8/70, 27.02.2011, Игонин В.А и др.), включающий приготовление насыщающей шихты, содержащей борсодержащий компонент карбид бора и активатор фтористый натрий, упаковку деталей в тигле и термообработку при температуре 950 C в течение 6 часов. Предлагаемый состав и режим ХТО позволяет получать на низкоуглеродисто стали боридные покрытия толщиной до 170 мкм. Недостатком способа является использование карбида бора и высокая продолжительность термообработки.
Поиск аналогов по использованию борной кислоты как наиболее доступного борсодержащего компонента для борирования стальных изделий порошковым методом не дал результатов.
Технический результат изобретения - снижение стоимости термодиффузионного борирования в порошках за счет использования в качестве борсодержащего компонента борной кислоты, увеличение скорости нагрева тигля и сокращение времени выдержки за счет использования экзотермической реакции восстановления обезвоженной борной кислоты в процессе проведения термообработки, сокращение количества отходов за счет использования отработанной шихты с ее постоянной регенерацией 20-40 мас.% свежим реакционноспособным составом (гранулами).
Технический результат изобретения достигается тем, что в способе борирования, включающем приготовление насыщающей смеси с активатором фтористым натрием, упаковку деталей в тигле, наведение на крышке тигля плавкого затвора и термообработку в качестве борсодержащего компонента, используется 20-40 мас.% обезвоженной композиционной смеси на основе борной кислоты в виде гранул, которые получают путем приготовления смеси, содержащей 70-74 мас % H3BO3, 24-28 мас.% Al и 2 мас.% NaF, спекания смеси обезвоживанием борной кислоты и дробления полученной композиционной смеси до гранул размером до 2 мм, причем обезвоженная борная кислота, являющаяся источником бора при борировании, восстанавливается в процессе термообработки в гранулах, насыщающая шихта дополнительно содержит разделительную добавку, в качестве которой используют инертные порошки в виде окиси алюминия или окиси магния или отработанные составы для борирования, при этом насыщающая шихта дополнительно содержит фтористый натрий NaF 2 мас.%, а термообработку проводят при температуре 800-950 С в течение 3-5 часов.
Способ осуществляется следующим образом.
Готовится смесь
Смесь тщательно перемешивается до получения однородной массы и размещается на металлическом противне. Полученная смесь обезвоживается нагревом до температуры 300-400°C с получением спекшейся массы. Спек охлаждается до комнатной температуры и дробится до крошки (гранулы) размером до 2 мм.
Приготовленные гранулы смешиваются с разделительной добавкой, в качестве которой могут использоваться инертные порошки в виде окиси алюминия или окиси магния или отработанные составы для борирования.
Насыщающая шихта готовится предварительным восстановлением состава, содержащего 30-40 мас.% гранул, 58-68 мас.% разделительной добавки и 2 мас.% активатора. Процесс приготовления шихты совмещается с предварительной термообработкой порошковой разделительной добавки в герметичном контейнере до температуры 900-950°C. Затем контейнер охлаждается на воздухе, вскрывается и приготовленная шихта извлекается.
Для химикотермической обработки стальных деталей используют приготовленную шихту с добавлением к ней 20-40 мас.% свежих гранул. При втором режиме термообработки (950°C, 4 ч.) с добавлением 30 мас.% гранул и 2% активатора на обработанных образцах толщина диффузионного покрытия на стали 45 составляет до 70-100 мкм, микротвердостью HV 1200-1500. При третьем режиме (950°C, 4 ч.) с добавлением 30 мас.% свежих гранул на стали получены покрытия (Фиг.1) толщиной до 100-150 мкм с микротвердостью до HV 1700-2300.
При указанных концентрациях компонентов насыщающая смесь спекается незначительно и достаточно легко освобождает объем контейнера после ХТО. Полученный состав с гранулами легко размалывается.
При уменьшении количества восстановителя в гранулах ниже указанной величины из-за высокой концентрации остаточного борного ангидрида термообработанная смесь значительно спекается. При увеличении количества восстановителя резко снижается реакционная способность приготовляемых смесей из-за образования в них боридов металла восстановителя, а при применении в качестве восстановителя алюминия на поверхности стальных изделий образовываются бороалитированные покрытия, которые отличаются более светлым цветом, лучшей чистотой поверхности, но имеют в 1,5-2 раза меньшую толщину и микротвердостью.
Увеличение количества гранул в шихте для ХТО приводит к значительному спеканию шихты. Уменьшение концентрации гранул снижает интенсивность образования боридных покрытий.
Совмещенный способ получения боридных покрытий с использованием гранул на основе борной кислоты позволяет сократить время выдержки контейнеров в печи и обеспечить достаточную концентрацию легирующего компонента за счет использования экзотермической реакции восстановления обезвоженной борной кислоты в процессе термообработки. За счет использования в качестве источника бора борной кислоты предлагаемый способ позволяет уменьшить стоимость борирования. За счет варьирования состава и концентрации вводимых реакционных гранул обеспечивается регулировка свойств и толщина получаемых покрытий. Предложенный способ борирования стальных изделий позволяет расширить исследовательские работы по получению покрытий с заданными характеристиками, например, для получения комплексных боридных покрытий.
Claims (1)
- Способ борирования стальных деталей, включающий приготовление насыщающей шихты, содержащей борсодержащий компонент и активатор фтористый натрий, упаковку деталей в тигле и термообработку, отличающийся тем, что в качестве борсодержащего компонента используются 20-40 мас.% обезвоженной композиционной смеси на основе борной кислоты в виде гранул, которые получают путем приготовления смеси, содержащей 70-74 мас.% H3BO3, 24-28 мас.% Al и 2 мас.% NaF, обезвоживания со спеканием полученной смеси, дробления спекшейся композиционной смеси до гранул размером до 2 мм, причем обезвоженная борная кислота, являющаяся источником бора при борировании, восстанавливается в процессе термообработки в гранулах, насыщающая шихта дополнительно содержит разделительную добавку, в качестве которой используют инертные порошки в виде окиси алюминия или окиси магния или отработанные составы для борирования, при этом насыщающая шихта дополнительно содержит фтористый натрий NaF 2 мас.%, а термообработку проводят при температуре 800-950°C в течение 3-5 ч.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011120904/02A RU2477337C2 (ru) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | Способ получения боридных покрытий из борной кислоты |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011120904/02A RU2477337C2 (ru) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | Способ получения боридных покрытий из борной кислоты |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011120904A RU2011120904A (ru) | 2012-11-27 |
RU2477337C2 true RU2477337C2 (ru) | 2013-03-10 |
Family
ID=49124324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011120904/02A RU2477337C2 (ru) | 2011-05-24 | 2011-05-24 | Способ получения боридных покрытий из борной кислоты |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2477337C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2602217C2 (ru) * | 2014-11-05 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (ФГБУН БИП СО РАН) | Способ борирования деталей из железоуглеродистых сплавов |
RU2708020C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-12-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (БИП СО РАН) | Способ и состав для боромеднения железоуглеродистых сплавов |
RU2710820C1 (ru) * | 2018-10-17 | 2020-01-14 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ получения боридных покрытий увеличенной толщины |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU388059A1 (ru) * | 1971-05-03 | 1973-06-22 | Состав для бороалитирования | |
JPS4982544A (ru) * | 1972-12-14 | 1974-08-08 | ||
SU775174A1 (ru) * | 1979-01-03 | 1980-10-30 | Предприятие П/Я М-5591 | Обмазка дл борировани |
JPS5767170A (en) * | 1980-10-14 | 1982-04-23 | Agency Of Ind Science & Technol | Manufacture of boride coated metal |
WO2008100155A1 (en) * | 2007-02-15 | 2008-08-21 | Sinvent As | Self-protective boron containing paste and application of this on metal components |
RU2413034C1 (ru) * | 2009-12-28 | 2011-02-27 | Владислав Анатольевич Игонин | Порошкообразный состав для борирования стальных изделий |
-
2011
- 2011-05-24 RU RU2011120904/02A patent/RU2477337C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU388059A1 (ru) * | 1971-05-03 | 1973-06-22 | Состав для бороалитирования | |
JPS4982544A (ru) * | 1972-12-14 | 1974-08-08 | ||
SU775174A1 (ru) * | 1979-01-03 | 1980-10-30 | Предприятие П/Я М-5591 | Обмазка дл борировани |
JPS5767170A (en) * | 1980-10-14 | 1982-04-23 | Agency Of Ind Science & Technol | Manufacture of boride coated metal |
WO2008100155A1 (en) * | 2007-02-15 | 2008-08-21 | Sinvent As | Self-protective boron containing paste and application of this on metal components |
RU2413034C1 (ru) * | 2009-12-28 | 2011-02-27 | Владислав Анатольевич Игонин | Порошкообразный состав для борирования стальных изделий |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2602217C2 (ru) * | 2014-11-05 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (ФГБУН БИП СО РАН) | Способ борирования деталей из железоуглеродистых сплавов |
RU2710820C1 (ru) * | 2018-10-17 | 2020-01-14 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) | Способ получения боридных покрытий увеличенной толщины |
RU2708020C1 (ru) * | 2018-12-25 | 2019-12-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук (БИП СО РАН) | Способ и состав для боромеднения железоуглеродистых сплавов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011120904A (ru) | 2012-11-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2477337C2 (ru) | Способ получения боридных покрытий из борной кислоты | |
RU2507291C1 (ru) | Способ получения лигатуры алюминий-скандий | |
RU2733524C1 (ru) | Способ получения керамико-металлических композиционных материалов | |
Cho et al. | Feasible process for producing in situ Al/TiC composites by combustion reaction in an Al melt | |
Pribytkov et al. | Structure and phase composition of SHS products in powder mixtures of titanium, carbon, and aluminum | |
Andriyanov et al. | Development of porous composite self-propagating high-temperature ceramics of the Ti-BC system | |
Zhang et al. | Synthesis mechanism of an Al-Ti-C grain refiner master alloy prepared by a new method | |
RU2658566C2 (ru) | Способ получения компактных материалов, содержащих диборид титана, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза | |
RU2602217C2 (ru) | Способ борирования деталей из железоуглеродистых сплавов | |
Andreev et al. | Cermet-lined tubes from industrial wastes by centrifugal SHS | |
Kurbatkina et al. | Combustion and structure formation in the mechanoactivated Cr-B system | |
RU2555321C2 (ru) | Способ получения литого алюмоматричного композиционного сплава | |
RU2691431C1 (ru) | Способ бороалитирования стальной поверхности | |
CN108866344B (zh) | 一种镁或镁合金的晶粒细化方法 | |
RU2793662C1 (ru) | Способ получения композиционных алюмоматричных материалов, содержащих борид титана, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза | |
RU2708020C1 (ru) | Способ и состав для боромеднения железоуглеродистых сплавов | |
RU2603793C1 (ru) | Способ получения диборида алюминия | |
RU2809613C1 (ru) | Способ получения композиционных алюмоматричных материалов, содержащих боридные составляющие хрома, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза | |
RU2069207C1 (ru) | Полимерная композиция | |
RU2792903C1 (ru) | Способ получения композиционных алюмоматричных материалов, содержащих карбид титана, методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза | |
RU2697146C1 (ru) | Способ получения супертвердого керамического порошкового материала AlMgB14 | |
RU2175988C1 (ru) | Способ получения карбида титана | |
Weizhong et al. | Protective behavior of an SO 2/CO 2 gas mixture for molten AZ91D alloy. | |
Li et al. | Effects of Ti Powder Additions in Melt-SHS Process on the Performance of Al-Ti-B Grain Refiner Alloys | |
Vadchenko et al. | Deposition of composite metallic coating onto Al through mechanical impregnation followed by thermal treatment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130525 |