RU2607871C1 - Method of producing coatings on articles of low and high alloyed steels, non-ferrous metals or their alloys by thermal diffusion of chromium plating - Google Patents

Method of producing coatings on articles of low and high alloyed steels, non-ferrous metals or their alloys by thermal diffusion of chromium plating Download PDF

Info

Publication number
RU2607871C1
RU2607871C1 RU2015141127A RU2015141127A RU2607871C1 RU 2607871 C1 RU2607871 C1 RU 2607871C1 RU 2015141127 A RU2015141127 A RU 2015141127A RU 2015141127 A RU2015141127 A RU 2015141127A RU 2607871 C1 RU2607871 C1 RU 2607871C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
container
coating
rpm
powder
minutes
Prior art date
Application number
RU2015141127A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид ЛЕВИНСКИЙ
Original Assignee
Якубовский Дмитрий Олегович
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 Якубовский Дмитрий Олегович filed Critical Якубовский Дмитрий Олегович
Priority to RU2015141127A priority Critical patent/RU2607871C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2607871C1 publication Critical patent/RU2607871C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • C23C10/34Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
    • C23C10/36Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
    • C23C10/38Chromising

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

FIELD: metal processing.
SUBSTANCE: invention relates to production of protective metal coating on products of steel, non-ferrous metals and alloys thereof, applied by thermal diffusion method. Method of coating on articles of low or high alloyed steels, or non-ferrous metals or their alloys by coating of metal by thermal diffusion method includes following subsequent steps: loading of processed items in continuously revolving container with simultaneously telescope powder mixture based on chromium powder with admixture of zinc oxide in form of formed over entire volume of container dust cloud from said powder mix, uniform deposition of saturating powder mix on entire surface of product due to tribostatic effect, wherein said loading and deposition are carried out for no more than 15 minutes at speed of rotation of container of 7-10 rpm, heating of container with product in temperature range from 250 to 500 °C at heating rate of 5–10 °C/min and rotational speed of container of 5-8 rpm with duration of heating for no more than 50 minutes, maintenance for no less than 5 minutes at said temperatures and at rate of rotation of container of 2–6 rpm and forced cooling of container with product with increased speed of rotation of container to 7–10 rpm and speed of temperature lowering of 5–10 °C/min and at cooling stage duration of no less than 60 min to allow producing coating with thickness of anti-corrosion layer from 1.5 to 16.0 mcm, which is controlled with duration of implementation of two last stages.
EFFECT: obtaining on surface of treated items uniform along whole surface coating with good operational properties, which are not violated during storage and transportation of products.
7 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области нанесения защитных металлических покрытий, в частности покрытий на изделиях из низко- и высоколегированных сталей, из цветных металлов или их сплавов, из порошковых смесей, содержащих порошок хрома, методом термодиффузионного хромирования, и может быть использовано для повышения коррозионной стойкости изделий, улучшения их внешнего вида, таких как мелкие детали (крепежные изделия), а также изделия длиной в несколько метров (элементы строительных конструкций, трубы различного назначения).The invention relates to the field of applying protective metal coatings, in particular coatings on products from low and high alloy steels, from non-ferrous metals or their alloys, from powder mixtures containing chromium powder, the method of thermal diffusion chromium plating, and can be used to increase the corrosion resistance of products, improving their appearance, such as small parts (fasteners), as well as products several meters long (elements of building structures, pipes for various purposes).

В частности для монтажа мостовых конструкций применяют высокопрочные болты (ГОСТ 22353-77 и ГОСТ 22356-77) (сдвигоустойчивые), которые изготовляют горячей штамповкой или холодной высадкой из легированной стали. Готовые болты термически обрабатывают. Высокопрочные болты являются болтами нормальной точности, их ставят в отверстия большего, чем болт, диаметра. Гайки затягивают тарировочным ключом, позволяющим создавать, контролировать силу натяжения болтов. Большая сила натяжения болта плотно стягивает соединяемые элементы и обеспечивает монолитность соединения. При действии на такое соединение сдвигающих сил между соединяемыми элементами возникают силы трения, препятствующие сдвигу этих элементов относительно друг друга. Таким образом, высокопрочный болт, работая на осевое растяжение, обеспечивает передачу сил сдвига трением между соединяемыми элементами. Поэтому подобное соединение часто называют фрикционным.In particular, high-strength bolts (GOST 22353-77 and GOST 22356-77) (shear-resistant), which are manufactured by hot stamping or cold heading from alloy steel, are used for the installation of bridge structures. Finished bolts are thermally processed. High-strength bolts are bolts of normal accuracy, they are put into holes of a larger diameter than the bolt. The nuts are tightened with a calibration wrench, which allows you to create, control the tension of the bolts. The large tension force of the bolt tightly tightens the elements to be connected and ensures the solidity of the connection. When a shear forces acts on such a connection, frictional forces arise between the elements to be joined, which prevent the elements from moving relative to each other. Thus, a high-strength bolt, working on axial tension, provides the transfer of shear forces by friction between the connected elements. Therefore, such a connection is often called friction.

Для защиты метизов от коррозии (на период их транспортировки и хранения до проведения монтажа мостовых металлоконструкций) необходимо принять меры по их антикоррозийной защите (консервации).To protect the hardware from corrosion (for the period of their transportation and storage prior to the installation of bridge metal structures), it is necessary to take measures to protect them from corrosion (conservation).

Существуют многочисленные способы защиты металлов от коррозии. Выбор того или иного способа определяется конкретными условиями работы и хранения металлических изделий.There are numerous ways to protect metals from corrosion. The choice of a particular method is determined by the specific working conditions and storage of metal products.

Покрытия, применяемые для защиты металлов от коррозии, подразделяют на металлические, неметаллические и образованные в результате химической или электрохимической обработки поверхности металла.Coatings used to protect metals from corrosion are divided into metallic, non-metallic and formed as a result of chemical or electrochemical treatment of the metal surface.

Металлические покрытия придают поверхностным слоям металлоизделий требуемую твердость, износостойкость и коррозионную стойкость.Metal coatings give the surface layers of metal products the required hardness, wear resistance and corrosion resistance.

Металлические покрытия наносят различными способами. Наиболее часто применяется метод горячего цинкования или электрогальванизация. При методе горячего цинкования изделие, например, погружают в расплавленный металл цинка, который смачивает его поверхность и покрывает толстым до 100 мкм слоем. Затем изделие вынимают из ванны и охлаждают. Таким методом изделие покрывают слоем цинка.Metal coatings are applied in various ways. The most commonly used method is hot dip galvanizing or electro galvanization. In the hot dip galvanizing method, for example, the product is immersed in molten zinc metal, which wetts its surface and covers it with a thick layer up to 100 microns. Then the product is removed from the bath and cooled. In this way, the product is coated with a layer of zinc.

При гальваническом способе металлические изделия помещают в гальваническую ванну. Под действием электрического тока на поверхности изделия происходит катодное осаждение пленки защитного металла. Толщину гальванического покрытия можно регулировать в достаточно узких пределах.In the galvanic method, metal products are placed in a galvanic bath. Under the influence of electric current, cathodic deposition of a protective metal film occurs on the surface of the product. The thickness of the plating can be adjusted within a fairly narrow range.

Недостатками обеих методов считается водородная заражаемость металла во время процесса, слабая коррозионная защита и т.п.The disadvantages of both methods are hydrogen contamination of the metal during the process, poor corrosion protection, etc.

Известно большое количество различных сплавов, составов и композиций, выпускаемых различными отечественными и зарубежными производителями и применяемых для противокоррозионной защиты метизов, в том числе для временной.There are a large number of different alloys, compositions and compositions produced by various domestic and foreign manufacturers and used for corrosion protection of hardware, including temporary.

Металлизационные покрытия на основе медно-цинковых сплавов и свинца (патент РФ №2138702 «Защитное покрытие»), а также на основе никеля (патент РФ №2095469), на основе олова (патент РФ №2177055), марганца (патент РФ №2258765) обладают самым низким значением коэффициента трения, благодаря чему предотвращается заедание резьбы при закручивании метизов. Однако они являются катодными покрытиями по отношению к стальной подложке метизов. При закручивании метизов неизбежно повреждение покрытий на острых гребнях резьбы. В условиях воздействия влаги от атмосферных осадков возникает гальваническая пара между катодным покрытием и стальной подложкой, что неизбежно приведет к быстрому коррозионному разрушению стальной подложки. Продукты коррозии стали (ржавчина) имеют объем, в 14 раз больший монолитного металла, что приводит к быстрому отслоению катодных покрытий. Кроме того, для нанесения металлизационных покрытий требуется специальное оборудование в виде печей для химико-термической обработки или установок магнетронного облучения, что усложняет и удорожает процесс нанесения покрытий.Metallization coatings based on copper-zinc alloys and lead (RF patent No. 2138702 "Protective coating"), as well as on the basis of nickel (RF patent No. 2095469), based on tin (RF patent No. 2177055), manganese (RF patent No. 2258765) possess the lowest value of the coefficient of friction, which prevents thread sticking when twisting hardware. However, they are cathodic coatings with respect to the steel substrate of the hardware. When twisting the hardware, inevitably damage to the coatings on the sharp crests of the thread. Under conditions of moisture from atmospheric precipitation, a galvanic pair occurs between the cathode coating and the steel substrate, which will inevitably lead to rapid corrosion destruction of the steel substrate. Steel corrosion products (rust) have a volume 14 times larger than the monolithic metal, which leads to the rapid detachment of the cathode coatings. In addition, the application of metallization coatings requires special equipment in the form of furnaces for chemical-thermal treatment or magnetron irradiation plants, which complicates and increases the cost of the coating process.

Наиболее широкое распространение при получении металлических покрытий на изделиях с целью получения на их поверхности антикоррозийного слоя в последнее время получил способ получения покрытий на различных металлических изделиях (сталь, цветные металлы, их сплавы) из металлических порошков термодиффузионным методом.The most widely used method for producing metal coatings on products in order to obtain an anticorrosive layer on their surface has recently been the method of producing coatings on various metal products (steel, non-ferrous metals, their alloys) from metal powders by the thermal diffusion method.

Данный вид покрытия используется для изделий, работающих в жестких условиях эксплуатации, в частности для обсадных и насосно-компрессорных труб, собираемых в колонны с помощью соединительных муфт. Крепление трубы к муфте в колонне осуществляется посредством резьбового соединения. В процессе эксплуатации именно резьбовое соединение более всего подвержено износу и различного рода повреждениям, приводящим к преждевременному выходу колонны из строя. Термодиффузионное цинковое покрытие в наибольшей степени, чем любое другое, обеспечивает резьбовому соединению высокую износостойкость, герметичность и коррозионную стойкость (ТУ 1327-001-56591711-03 «Трубы насосно-компрессорные диффузионно оцинкованные и муфты к ним», ТУ 4859-002-50721682-2008 «Покрытия защитные термодиффузионные цинковые на элементах резьбовых соединений насосно-компрессорных труб»).This type of coating is used for products operating in harsh operating conditions, in particular for casing and tubing, assembled into columns using couplings. The pipe is fastened to the coupling in the column by means of a threaded connection. During operation, it is the threaded joint that is most susceptible to wear and various kinds of damage, leading to premature failure of the column. Thermal diffusion zinc coating to the greatest degree than any other provides threaded joints with high wear resistance, tightness and corrosion resistance (TU 1327-001-56591711-03 "Diffusion galvanized tubing and couplings for them", TU 4859-002-50721682- 2008 “Zinc protective thermal diffusion coatings on the elements of threaded joints of tubing”).

Известен способ термодиффузионного цинкования (ТДЦ), в котором в качестве источника цинка используется порошок с содержанием металлического цинка не менее 94% (масс.) и размером частиц менее 75 мкм (Британский стандарт «Нанесение покрытий на черные металлы методом шерардизации» BS 4921: 1988) Однако, он нетехнологичен из-за слипания мелких частиц порошка и налипания на поверхность изделий, происходящего из-за близости температур плавления цинка и процесса цинкования.A known method of thermal diffusion galvanizing (TDC), in which a zinc source is used a powder with a content of metallic zinc of at least 94% (mass.) And a particle size of less than 75 microns (British standard "Coating of ferrous metals by sherardization" BS 4921: 1988 ) However, it is not technologically advanced due to the adhesion of small particles of powder and sticking to the surface of the products, which occurs due to the proximity of the melting points of zinc and the galvanizing process.

Известны также способы ТДЦ, в которых в качестве источника цинка используются смеси порошка цинка с инертными наполнителями, что повышает тугоплавкость порошковой смеси и улучшает технологичность процесса (например, кварцевый песок). Процесс проводят при температуре 430-450° в течение 1,5-3 часов с последующим охлаждением на воздухе (Патент РФ №2244094). Соотношение железа и цинка в покрытии составляет 0,0638-0,3330, а микротвердость получаемого покрытия составляет 3360-5250 МПа, что соответствует 6 и Г-фазе. Однако указанные диапазоны включают как все возможные величины соотношений железа и цинка, так и все возможные значения микротвердости для таких покрытий. Это позволяет определить, при каком соотношении получается наиболее износостойкое покрытие.TDC methods are also known in which zinc powder mixtures with inert fillers are used as the zinc source, which increases the refractoriness of the powder mixture and improves the processability (for example, quartz sand). The process is carried out at a temperature of 430-450 ° for 1.5-3 hours, followed by cooling in air (RF Patent No. 2244094). The ratio of iron and zinc in the coating is 0.0638-0.3330, and the microhardness of the resulting coating is 3360-5250 MPa, which corresponds to 6 and G phase. However, these ranges include both all possible values of the ratios of iron and zinc, and all possible values of microhardness for such coatings. This allows you to determine at what ratio the most wear-resistant coating is obtained.

Известны способы ТДЦ с использованием модифицированного порошка с содержанием цинка до 99 масс. %, имеющего поверхностную пленку из частиц оксида мелкозернистой структуры, при этом размер частиц порошка составляет от 4 мкм до 1 мм, а размер частиц активного оксида цинка в поверхностной пленке составляет от 0,03 до 0,50 мкм. [Патент РФ №2170643]. Активность модифицированного порошка цинка обусловлена наличием на его поверхности рыхлого слоя частиц оксида цинка определенного размера, имеющих большую удельную поверхность, на которой адсорбирован водород, образовавшийся при обработке порошка водой. Такая структура способствует быстрому испарению цинка с поверхности частиц порошка. Способ включает химико-термическую обработку изделий во вращающейся реторте вышеуказанным порошком.Known methods of TDC using a modified powder with a zinc content of up to 99 mass. % having a surface film of fine-grained oxide particles, wherein the particle size of the powder is from 4 μm to 1 mm, and the particle size of the active zinc oxide in the surface film is from 0.03 to 0.50 μm. [RF patent No. 2170643]. The activity of the modified zinc powder is due to the presence on its surface of a loose layer of zinc oxide particles of a certain size, having a large specific surface on which hydrogen adsorbed during the treatment of the powder with water is adsorbed. This structure contributes to the rapid evaporation of zinc from the surface of the powder particles. The method includes chemical-thermal treatment of products in a rotating retort with the above powder.

Известен способ термодиффузионного цинкования, заключающийся в том, что в герметичный вращающийся реактор загружают стальные детали и насыщающую смесь, состоящую из инертного материала (песок, оксид алюминия, огнеупорная глина) крупностью 60-140 мкм и высокодисперсного цинкового порошка крупностью 5-60 мкм, при этом инертный материал загружают в реактор от 40 до 100 мас. % к весу деталей, нагревают и выдерживают при температуре 390-430°C в инертной атмосфере (RU 2147046).A known method of thermal diffusion galvanizing is that steel parts and a saturating mixture consisting of an inert material (sand, aluminum oxide, refractory clay) with a grain size of 60-140 microns and finely dispersed zinc powder with a grain size of 5-60 microns are loaded into a sealed rotating reactor this inert material is loaded into the reactor from 40 to 100 wt. % by weight of parts, heated and maintained at a temperature of 390-430 ° C in an inert atmosphere (RU 2147046).

К недостаткам данного способа можно отнести, во-первых, невысокую скорость процесса цинкования и, соответственно, невысокую производительность по причине применения цинкового порошка полученного методом воздушного распыления, при осуществлении которого частицы порошка покрываются сплошной окисной пленкой, являющейся барьером для возгонки металлического цинка, что приводит к необходимости увеличения длительности термодиффузионной выдержки для получения требуемой толщины покрытия при заданной температуре, во-вторых, повышенные энергозатраты из-за необходимости длительной выдержки при достаточно высокой температуре нагрева, требующейся для обеспечения достаточной (для практического применения) скорости возгонки металлического цинка сквозь сплошную окисную пленку, покрывающую частицы цинкового порошка, в-третьих, недостаточно высокое качество покрытия как по причине зарастания узких канавок (например, резьбы) мельчайшими частицами мелкодисперсного цинкового порошка, так и по причине непривлекательного товарного вида, имеющего пятнистый темно-серый цвет, в-четвертых, технологическую нестабильность из-за возможности появления на деталях участков без цинкового покрытия при использовании насыщающей смеси с количеством нейтрального материала около 40% к весу деталей, а также заметного замедления (до полного прекращения) процесса цинкования при крупности инертного материала вблизи 140 мкм.The disadvantages of this method include, firstly, the low speed of the galvanizing process and, accordingly, low productivity due to the use of zinc powder obtained by air spraying, in which the powder particles are coated with a continuous oxide film, which is a barrier to the sublimation of metallic zinc, which leads the need to increase the duration of thermal diffusion exposure to obtain the required coating thickness at a given temperature, secondly, increased energy costs due to the need for long exposure at a sufficiently high heating temperature, which is required to ensure a sufficient (for practical use) sublimation rate of zinc metal through a continuous oxide film covering zinc powder particles, and thirdly, insufficient coating quality due to narrow grooves overgrowing (for example, threads) with the finest particles of finely dispersed zinc powder, and because of the unattractive presentation having a spotty dark gray color, even fourthly, technological instability due to the possibility of areas without zinc coating appearing on parts when using a saturating mixture with an amount of neutral material of about 40% by weight of the parts, as well as a noticeable slowdown (until complete cessation) of the galvanizing process with an inert material fineness of about 140 microns.

Известен другой способ нанесения цинкового покрытия путем термодиффузионного цинкования, включающий загрузку изделий в реторту поворотной электропечи, засыпку насыщающей смеси, герметизацию реторты, нагрев ее до заданной температуры (360-470°C), выдержку при этой температуре, сброс давления в реторте, выгрузку изделий, мойку и пассивацию их, при этом в реторту засыпают насыщающую смесь с содержанием 80-90% цинка, причем для формирования цинкового покрытия толщиной 1 мкм засыпная масса насыщающей смеси составляет 7,8-8,2 г на 1 м2 покрываемой поверхности изделий, кроме того, в течение всего времени процесса цинкования производят сброс избыточного давления в реторте непрерывно при помощи дренажного патрубка (RU 2001131234, 20.01.2004).There is another method of applying a zinc coating by thermal diffusion galvanizing, including loading products into a retort of a rotary electric furnace, filling the saturating mixture, sealing the retort, heating it to a predetermined temperature (360-470 ° C), holding at this temperature, depressurizing the retort, unloading the products , washing and passivating them, at the same time, a saturating mixture containing 80-90% zinc is poured into the retort, moreover, to form a zinc coating 1 μm thick, the filling mass of the saturating mixture is 7.8-8.2 g per 1 m 2 of coated surface product characteristics, in addition, during the entire time of the galvanizing process, overpressure in the retort is continuously discharged using the drain pipe (RU 2001131234, 01.20.2004).

К недостаткам этого способа следует отнести, во-первых, недостаточно высокую производительность процесса по причине применения цинкового порошка, полученного методом воздушного распыления и вследствие этого имеющего на поверхности своих частиц сплошную окисную пленку, которая снижает способность к возгонке цинка; во-вторых, повышенные энергозатраты из-за необходимости нагрева насыщающей смеси, а вместе с ней и обрабатываемых изделий вместе с контейнером до более высокой температуры для того, чтобы обеспечить достаточно высокую способность к возгонке цинка с поверхности частиц, покрытых сплошной окисной пленкой, в-третьих, покрытие не обладает высоким качеством из-за непривлекательного товарного вида, имеющего неравномерный (пятнистый) темно-серый цвет.The disadvantages of this method include, firstly, the insufficiently high productivity of the process due to the use of zinc powder obtained by air spraying and therefore having a continuous oxide film on the surface of its particles, which reduces the ability to sublimate zinc; secondly, increased energy consumption due to the need to heat the saturating mixture, and with it the processed products, together with the container to a higher temperature in order to provide a sufficiently high ability to sublimate zinc from the surface of particles coated with a continuous oxide film, thirdly, the coating does not have high quality due to the unattractive presentation that has an uneven (spotty) dark gray color.

Кроме того, недостатком известных способов ТДЦ является формирование на обрабатываемой поверхности недостаточно равномерного по толщине покрытия, особенно на резьбовых поверхностях. Это отрицательно влияет на герметичность резьбовых соединений и снижает их эксплуатационные свойства в различных условиях применения.In addition, the disadvantage of the known methods of TDC is the formation on the treated surface is not uniformly uniform in thickness of the coating, especially on threaded surfaces. This negatively affects the tightness of threaded joints and reduces their operational properties in various application conditions.

Технической задачей и достигаемым техническим результатом является разработка такого способа, который бы обеспечивал повышенную эффективность получения антикоррозийного слоя покрытия разной толщины как на малогабаритных изделиях, так и на крупных изделиях, то есть повышение производительности процесса термодиффузионного нанесения порошков металлических.The technical task and the technical result achieved is the development of such a method that would provide increased efficiency for obtaining an anti-corrosion coating layer of different thicknesses both on small-sized products and large products, that is, increasing the productivity of the process of thermal diffusion deposition of metal powders.

Поставленная техническая задача и достигаемый технический результат обеспечиваются заявленным в качестве изобретения способом получения покрытия на изделиях из низко- и высоколегированных сталей, цветных металлов или их сплавов путем нанесения на них металлического покрытия термодиффузионным методом, заключающимся в том, что он включает следующие последовательно осуществляемые стадии:The stated technical problem and the achieved technical result are provided by the claimed as a invention method of producing a coating on products from low and high alloy steels, non-ferrous metals or their alloys by applying a metal coating to them by the thermal diffusion method, which consists in the following stages being carried out in series:

а) загрузку обрабатываемого(ых) изделия(ий) в постоянно вращающийся контейнер с одновременно насыщающейся порошковой смесью на основе порошка хрома с примесью оксида цинка, образующейся в виде пылевого облака по всему объему контейнера;a) loading the processed product (s) in a constantly rotating container with a simultaneously saturating powder mixture based on chromium powder mixed with zinc oxide, which is formed in the form of a dust cloud throughout the container;

б) равномерное осаждение насыщающей порошковой смеси на всей поверхности изделия(ий), за счет трибостатического эффекта, при общей длительности стадий (а) и (б) не более 15 минут и скорости вращения контейнера 7 об/мин - 10 об/мин;b) uniform deposition of a saturating powder mixture on the entire surface of the product (s), due to the tribostatic effect, with a total duration of stages (a) and (b) of no more than 15 minutes and a container rotation speed of 7 rpm - 10 rpm;

в) нагревание контейнера с изделием(ми) в диапазоне температур от 250°C до 500°C при скорости нагрева 5°C/мин - 10°C/мин и скорости вращения контейнера 5 об/мин - 8 об/мин и при длительности стадии нагрева не более 50 мин;c) heating the container with the product (s) in the temperature range from 250 ° C to 500 ° C at a heating rate of 5 ° C / min - 10 ° C / min and a container rotation speed of 5 rpm - 8 rpm and for a duration heating stage no more than 50 min;

г) выдержку не менее 5 мин при указанных температурных режимах и при скорости вращения контейнера 2 об/мин - 6 об/мин иd) holding for at least 5 minutes at the indicated temperature conditions and at a container rotation speed of 2 rpm - 6 rpm and

д) принудительные охлаждения контейнера с изделием(ми) при увеличении скорости вращения контейнера до 7 об/мин - 10 об/мин и скорости снижения температуры 5°C/мин - 10°C/мин и при длительности стадии охлаждения не менее 60 мин, что в целом обеспечивает получение покрытия с толщиной антикоррозийного слоя от 1.5 до 16.0 мкм регулируемой длительностью осуществления стадий (г) и (д).e) forced cooling of the container with the product (s) with an increase in the rotation speed of the container to 7 rpm - 10 rpm and a temperature reduction rate of 5 ° C / min - 10 ° C / min and with a duration of the cooling stage of at least 60 minutes, which generally provides a coating with a thickness of the anticorrosion layer from 1.5 to 16.0 μm adjustable duration of the implementation of stages (g) and (e).

При этом при осуществлении способа:Moreover, when implementing the method:

металлическая порошковая смесь, приготовленная на основе порошка хрома, представляет собой дисперсию частиц не более 10 мкм с примесями оксида цинка;a metal powder mixture prepared on the basis of chromium powder is a dispersion of particles of not more than 10 microns with impurities of zinc oxide;

возникающий трибостатический эффект обусловлен постоянным вращением контейнера, во время которого создается эффект разнополярности, что обеспечивает равномерное осаждение металлических частиц по всей поверхности обрабатываемых изделий;the resulting tribostatic effect is due to the constant rotation of the container, during which the effect of opposite polarity is created, which ensures uniform deposition of metal particles over the entire surface of the processed products;

металлическая порошковая смесь в контейнер загружается вместе с наполнителем, который не реагирует с используемыми порошковыми смесями;the metal powder mixture is loaded into the container together with a filler that does not react with the used powder mixtures;

принудительное охлаждение осуществляют при помощи обдува охлажденным воздухом;forced cooling is carried out by blowing with cooled air;

принудительное охлаждение осуществляют при помощи опрыскивания контейнера водой;forced cooling is carried out by spraying the container with water;

вращение контейнера осуществляют как по часовой, так и против часовой стрелки.container rotation is carried out both clockwise and counterclockwise.

В качестве наполнителя, который может быть дополнительно включен в состав наносимой порошковой смеси на основе порошка хрома, используют, например, следующие порошки: кварцевый песок, диоксид титана, оксид алюминия, огнеупорную глину и др.As a filler, which can be additionally included in the composition of the applied powder mixture based on chromium powder, for example, the following powders are used: silica sand, titanium dioxide, alumina, refractory clay, etc.

Содержание металлических порошков хрома в используемых порошковых смесях (с примесями оксида цинка) составляет 99% мас.The content of metal chromium powders in the used powder mixtures (with impurities of zinc oxide) is 99% wt.

В общем виде заявленный способ по изобретению иллюстрируется нижеследующими примерами, не ограничивающими его.In general terms, the claimed method according to the invention is illustrated by the following non-limiting examples.

Осуществление изобретения:The implementation of the invention:

Пример 1. Процесс нанесения покрытия путем термодиффузионного насыщения порошковой смесью на основе порошка хрома структуры обрабатываемого изделия может быть разбит на четыре основные последующие фазы:Example 1. The coating process by thermodiffusion saturation with a powder mixture based on chromium powder, the structure of the workpiece can be divided into four main subsequent phases:

1) Фаза создания из порошковой смеси на основе хрома с примесями оксида цинка и возможными добавками указанных наполнителей пылевого облака, по всему объему контейнера и равномерного осаждения частиц цинка на поверхность обрабатываемых изделий за счет трибостатического эффекта;1) The phase of creating a chromium-based powder mixture with impurities of zinc oxide and possible additives of the indicated dust cloud fillers throughout the container and uniformly depositing zinc particles on the surface of the processed products due to the tribostatic effect;

2) Фаза нагрева до заданной температуры (250-500°C) при определенной скорости и длительности нагрева;2) The phase of heating to a given temperature (250-500 ° C) at a certain speed and duration of heating;

3) Фаза выдержки на заданной температуре (в течение определенного временного периода не менее 5 мин (5-10 мин);3) The holding phase at a given temperature (for a certain time period of at least 5 minutes (5-10 minutes);

4) Фаза принудительного охлаждения в течение определенного времени не менее 60 мин (60-80 мин) и определенной скорости снижения температуры;4) The phase of forced cooling for a certain time of at least 60 minutes (60-80 minutes) and a certain rate of temperature decrease;

Фаза создания пылевого облака по всему объему контейнера и равномерного осаждения частиц порошковой смеси на поверхность обрабатываемых изделий за счет трибостатического эффекта. Контейнер находится в постоянном вращении, при котором скорость вращения составляет от 7 до 10 оборотов в минуту, и предпочтительно вращение контейнера для этой фазы осуществлять на скорости вращения близкой к максимуму оборотов, что дает более лучший эффект трения между частицами порошковой смеси воздуха и поверхности деталей. Время, отведенное для этой фазы, составляет не более 15 мин, и на всем временном отрезке этой фазы тепло на контейнер не подается. Таким образом, эта фаза происходит при комнатной температуре.The phase of creating a dust cloud over the entire volume of the container and the uniform deposition of particles of the powder mixture on the surface of the processed products due to the tribostatic effect. The container is in constant rotation, at which the rotation speed is from 7 to 10 revolutions per minute, and it is preferable to rotate the container for this phase at a rotation speed close to the maximum speed, which gives a better friction effect between the particles of the powder mixture of air and the surface of the parts. The time allotted for this phase is not more than 15 minutes, and heat is not supplied to the container over the entire time period of this phase. Thus, this phase occurs at room temperature.

По окончании первой фазы начинается фаза нагрева до указанной температуры, путем включения нагревательных элементов или газовых горелок, которые подают тепло на внешнюю стенку контейнера, и через нее тепло проникает во внутрь контейнера, равномерно нагревая поверхность обрабатываемых изделий и металлических частиц (хром), которые уже за счет трибостатики как бы приклеены к поверхности изделий равномерным слоем. Контейнер находится во время прохождения этой фазы в постоянном вращении на минимуме скорости вращения, но не менее 5 об/мин. При этом вращение контейнера происходит в реверсном режиме, каждые три минуты меняя направление вращения. Начиная примерно с температуры 250-260°C и до 500°C, начинается диффузия атомов металлов порошковой смеси в структуру обрабатываемых изделий. Время, отведенное для этой фазы, составляет до 50 мин, и при этом нагрев начинается с комнатной температуры, а скорость нагрева составляет 5-10°C/мин. При достижении заданной температуры нагрев выключается и сразу начинается следующий этап, а именно фаза выдержки на заданной температуре. Фаза выдержки на заданной температуре необходима для регулирования толщины слоя покрытия, в связи с чем, ее временной диапазон составляет от 5 до 15 мин и минимальным колебаниям температуры в диапазоне не более 4 градусов. В связи с этим общее время нахождения контейнера в печи обогрева может составлять от 45 - до 80 мин, что, безусловно, в разы короче, чем все известные ранее методы термодиффузии. По окончании фазы выдержки начинается последняя фаза процесса, а именно принудительное охлаждение контейнера: с помощью, например, моторов, нагнетается холодный воздух и подается по специальным направляющим шлангам прямо на наружные стенки контейнера, который так же, как и в предыдущих фазах, находится в постоянном вращении, и скорость вращения на этой фазе так же, как и на первой фазе, увеличивается до максимальных оборотов. Задачей этой фазы является быстрое снятие температурного градиента до 260°C и затем планомерно снижать температурный градиент до комнатной температуры. Время заключительной фазы составляет до 70 мин. При этом крайнее значение времени отводится для полного охлаждения до комнатной температуры.At the end of the first phase, the phase of heating to the indicated temperature begins by switching on the heating elements or gas burners that supply heat to the outer wall of the container, and through it the heat penetrates into the container, evenly heating the surface of the processed products and metal particles (chrome), which are already due to tribostatics, it is as if glued to the surface of the products with a uniform layer. The container is during the passage of this phase in constant rotation at a minimum rotation speed, but not less than 5 rpm. In this case, the container rotates in reverse mode, changing the direction of rotation every three minutes. Starting from about 250-260 ° C and up to 500 ° C, the diffusion of metal atoms of the powder mixture into the structure of the processed products begins. The time allotted for this phase is up to 50 minutes, and in this case, heating starts from room temperature, and the heating rate is 5-10 ° C / min. When the set temperature is reached, the heating is turned off and the next stage immediately begins, namely the holding phase at the set temperature. The holding phase at a given temperature is necessary to control the thickness of the coating layer, and therefore, its time range is from 5 to 15 minutes and the minimum temperature fluctuations in the range of not more than 4 degrees. In this regard, the total residence time of the container in the heating furnace can be from 45 to 80 minutes, which, of course, is several times shorter than all previously known thermal diffusion methods. At the end of the holding phase, the last phase of the process begins, namely the forced cooling of the container: with the help of, for example, motors, cold air is pumped and fed through special guide hoses directly to the outer walls of the container, which, as in the previous phases, is in constant rotation, and the rotation speed in this phase, as well as in the first phase, increases to maximum revolutions. The objective of this phase is to quickly remove the temperature gradient to 260 ° C and then gradually reduce the temperature gradient to room temperature. The time of the final phase is up to 70 minutes. In this case, the extreme value of time is allotted for complete cooling to room temperature.

Ниже приводятся конкретные другие примеры осуществления изобретения - нанесение металлического покрытия с помощью порошковых смесей, а именно порошков хрома с примесью оксида цинка, а также с возможными добавками наполнителей, таких как диоксид титана и др., при различных конкретных условиях осуществления различных стадий процесса.The following are specific other examples of the invention - the deposition of a metal coating using powder mixtures, namely chromium powders with an admixture of zinc oxide, as well as with possible additives of fillers, such as titanium dioxide and others, under various specific conditions for the implementation of various stages of the process.

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве порошковой смеси используют смесь порошка хрома с примесями оксида цинка (содержание хрома 99%). Осуществляют загрузку деталей (резьбовые детали крепежной группы) в постоянно вращающейся контейнер с одновременной насыщающейся порошковой смесью; создается пылевое облако из указанной порошковой смеси (размер частиц 5 мкм); осуществляют равномерное осаждение порошка на всей поверхности деталей (изделий) при общей длительности этой первой фазы 15 мин; при скорости вращения контейнера 10 об/мин. Нагрев осуществляют до 500°C при скорости нагрева 10°C/мин, скорости вращения контейнера 10 об/мин и длительности нагрева 20 мин. Выдержку осуществляют 5 мин при скорости вращения контейнера 4 об/мин. Принудительные охлаждения осуществляют при увеличении скорости вращения контейнера до 10 об/мин и скорости снижения температуры 10°C/мин. Длительность стадии 50 мин. Толщина слоя антикоррозийного от 1,5 мкм до 5,0 мкм. Охлаждение осуществляют при помощи опрыскивания контейнера водой. Получают покрытие с равномерной толщиной по всей поверхности.Example 2. The method is carried out analogously to example 1, but as a powder mixture, a mixture of chromium powder with impurities of zinc oxide (chromium content 99%) is used. The parts (threaded parts of the fastening group) are loaded into a constantly rotating container with simultaneous saturation of the powder mixture; a dust cloud is created from the specified powder mixture (particle size 5 μm); carry out uniform deposition of powder on the entire surface of parts (products) with a total duration of this first phase of 15 minutes; at a container rotation speed of 10 rpm Heating is carried out to 500 ° C at a heating rate of 10 ° C / min, container rotation speed of 10 rpm and a heating duration of 20 minutes Exposure is carried out for 5 minutes at a container rotation speed of 4 rpm. Forced cooling is carried out by increasing the speed of rotation of the container to 10 rpm and the speed of decreasing the temperature of 10 ° C / min. Stage duration 50 min. The thickness of the anti-corrosion layer is from 1.5 microns to 5.0 microns. Cooling is carried out by spraying the container with water. Get a coating with uniform thickness over the entire surface.

Все покрытия, полученные по примерам 1, 2 в соответствии со способом по изобретению, имеют равномерную толщину антикоррозийного слоя по всей поверхности, которое не разрушается под воздействием различных атмосферных факторов при хранении и транспортировке, а также при последующей их эксплуатации, то есть имеют однородную структуру, что обеспечивает улучшение их эксплуатационных свойств. Сам способ по сравнению с известными, указанными в качестве известного уровня техники, более технологичен, позволяет получать покрытия с небольшой толщиной антикоррозийного слоя.All coatings obtained according to examples 1, 2 in accordance with the method according to the invention have a uniform thickness of the anti-corrosion layer over the entire surface, which does not deteriorate under the influence of various atmospheric factors during storage and transportation, as well as during their subsequent operation, that is, they have a uniform structure that provides an improvement in their operational properties. The method itself, in comparison with the known ones indicated as the prior art, is more technologically advanced, allows to obtain coatings with a small thickness of the anti-corrosion layer.

Claims (12)

1. Способ получения покрытия на изделиях из низко- или высоколегированных сталей, или цветных металлов, или их сплавов путем нанесения на них металлического покрытия термодиффузионным методом, включающим следующие последовательно осуществляемые стадии:1. A method of obtaining a coating on products of low or high alloy steels, or non-ferrous metals, or their alloys by applying a metal coating to them by the thermal diffusion method, which includes the following stages that are carried out in series: а) загрузку обрабатываемых изделий в постоянно вращающийся контейнер с одновременно насыщающейся порошковой смесью на основе порошка хрома с примесью оксида цинка в виде образующегося по всему объему контейнера пылевого облака из указанной порошковой смеси;a) loading the processed products into a constantly rotating container with a simultaneously saturating powder mixture based on chromium powder with an admixture of zinc oxide in the form of a dust cloud formed over the entire volume of the container from the specified powder mixture; б) за счет трибостатического эффекта равномерное осаждение насыщающей порошковой смеси на всей поверхности изделия, при этом вышеуказанные загрузку и осаждение проводят в течение не более 15 минут при скорости вращения контейнера 7-10 об/мин;b) due to the tribostatic effect, uniform deposition of the saturating powder mixture on the entire surface of the product, while the above loading and deposition is carried out for no more than 15 minutes at a container rotation speed of 7-10 rpm; в) нагревание контейнера с изделием в диапазоне температур от 250 до 500°С при скорости нагрева 5-10°С/мин и скорости вращения контейнера 5-8 об/мин при длительности стадии нагрева не более 50 мин;c) heating the container with the product in the temperature range from 250 to 500 ° C at a heating rate of 5-10 ° C / min and the rotation speed of the container 5-8 rpm with the duration of the heating stage not more than 50 min; г) выдержку не менее 5 мин при указанных температурных режимах и при скорости вращения контейнера 2-6 об/мин иd) holding for at least 5 minutes at the indicated temperature conditions and at a container rotation speed of 2-6 rpm and д) принудительное охлаждение контейнера с изделием при увеличении скорости вращения контейнера до 7-10 об/мин и скорости снижения температуры 5-10°С/мин и при длительности стадии охлаждения не менее 60 мин с обеспечением получения покрытия с толщиной антикоррозийного слоя от 1,5 до 16,0 мкм, которую регулируют длительностью осуществления стадий (г) и (д).d) forced cooling of the container with the product with an increase in the speed of rotation of the container to 7-10 rpm and a rate of temperature decrease of 5-10 ° C / min and with a duration of the cooling stage of at least 60 minutes to provide a coating with a thickness of anticorrosive layer from 1, 5 to 16.0 μm, which is regulated by the duration of the implementation of stages (g) and (d). 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлическая порошковая смесь на основе порошка хрома состоит из частиц с размером не более 10 мкм с примесями оксида цинка.2. The method according to claim 1, characterized in that the metal powder mixture based on chromium powder consists of particles with a size of not more than 10 microns with impurities of zinc oxide. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что трибостатический эффект обеспечивают путем постоянного вращения контейнера, во время которого создают эффект разнополярности для равномерного осаждения металлических частиц по всей поверхности обрабатываемых изделий.3. The method according to claim 1, characterized in that the tribostatic effect is provided by constant rotation of the container, during which they create the effect of different polarity for uniform deposition of metal particles over the entire surface of the processed products. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что порошковая смесь, содержащая металлический порошок, дополнительно содержит наполнитель, не реагирующий с используемой порошковой смесью.4. The method according to claim 1, characterized in that the powder mixture containing metal powder further comprises a filler that does not react with the used powder mixture. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что принудительное охлаждение осуществляют при помощи обдува охлажденным воздухом.5. The method according to claim 1, characterized in that the forced cooling is carried out by blowing with cooled air. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что принудительное охлаждение осуществляют при помощи опрыскивания контейнера водой.6. The method according to claim 1, characterized in that the forced cooling is carried out by spraying the container with water. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что вращение контейнера осуществляют как по часовой, так и против часовой стрелки.7. The method according to claim 1, characterized in that the rotation of the container is carried out both clockwise and counterclockwise.
RU2015141127A 2015-09-28 2015-09-28 Method of producing coatings on articles of low and high alloyed steels, non-ferrous metals or their alloys by thermal diffusion of chromium plating RU2607871C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141127A RU2607871C1 (en) 2015-09-28 2015-09-28 Method of producing coatings on articles of low and high alloyed steels, non-ferrous metals or their alloys by thermal diffusion of chromium plating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015141127A RU2607871C1 (en) 2015-09-28 2015-09-28 Method of producing coatings on articles of low and high alloyed steels, non-ferrous metals or their alloys by thermal diffusion of chromium plating

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014120633/02A Division RU2570856C1 (en) 2014-05-22 2014-05-22 Methods of coating production on items out of low and high alloyed steels, non-ferrous metals or their alloys by method of thermodiffusion galvanising

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2607871C1 true RU2607871C1 (en) 2017-01-20

Family

ID=58456051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015141127A RU2607871C1 (en) 2015-09-28 2015-09-28 Method of producing coatings on articles of low and high alloyed steels, non-ferrous metals or their alloys by thermal diffusion of chromium plating

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2607871C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5090541A (en) * 1973-12-14 1975-07-19
JPH01234556A (en) * 1988-03-15 1989-09-19 Sumitomo Metal Ind Ltd Chromized steel pipe and its production
SU1518407A1 (en) * 1985-04-30 1989-10-30 Московский Институт Инженеров Гражданской Авиации Method of thermal treatment
US7138189B2 (en) * 2002-03-27 2006-11-21 Japan Science And Technology Agency Heat-resistant Ti alloy material excellent in resistance to corrosion at high temperature and to oxidation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5090541A (en) * 1973-12-14 1975-07-19
SU1518407A1 (en) * 1985-04-30 1989-10-30 Московский Институт Инженеров Гражданской Авиации Method of thermal treatment
JPH01234556A (en) * 1988-03-15 1989-09-19 Sumitomo Metal Ind Ltd Chromized steel pipe and its production
US7138189B2 (en) * 2002-03-27 2006-11-21 Japan Science And Technology Agency Heat-resistant Ti alloy material excellent in resistance to corrosion at high temperature and to oxidation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dutta et al. Morphology and properties of hot dip Zn–Mg and Zn–Mg–Al alloy coatings on steel sheet
US7241350B2 (en) Corrosion resistant poly-metal diffusion coatings and a method of applying same
CN110423981B (en) Permeation-aid agent for zinc-aluminum-magnesium mechanical energy permeation aid and using method thereof
RU2570856C1 (en) Methods of coating production on items out of low and high alloyed steels, non-ferrous metals or their alloys by method of thermodiffusion galvanising
WO2011054571A1 (en) Manufacturing galvannealed sheets by heat-treating electrolytically finished sheets
CN105543775A (en) Quick powder sheradizing agent and use method thereof
JP5640312B2 (en) Zinc-based alloy-plated steel with excellent corrosion resistance and weldability and painted steel with excellent corrosion resistance
JP2006187679A (en) Rustproof coated article and coating film forming method
CN104946930A (en) Uniform composite-structure aluminum-zinc protective coating and manufacturing method thereof
US4152472A (en) Galvanized ferrous article for later application of paint coating
RU2607871C1 (en) Method of producing coatings on articles of low and high alloyed steels, non-ferrous metals or their alloys by thermal diffusion of chromium plating
RU2237745C1 (en) Method and process line for deposition of compound-profile steel articles
JP5555131B2 (en) Anticorrosion paint for steel, anticorrosion method and anticorrosion repair method using anticorrosion paint for steel
RU2507300C2 (en) Application method of thermal diffusion zinc coating, and coupling with thermal diffusion zinc coating
JP2004115908A (en) Method of producing coated steel product, the steel product, and coating composition
Wang et al. The effects of zinc bath temperature on the coating growth behavior of reactive steel
KR960009191B1 (en) Method for manufacturing a hot-dipped zinc coating steel sheets with an excellent corrosion resistance and plating adhesion
JP2003268518A (en) Original sheet for coating having excellent workability
RU2557045C1 (en) Thermodiffusion zinc coating
CN105112833B (en) A kind of mechanical zinc-plating steel piece heat, which is oozed, uses sealer
KR20120054239A (en) Coating material for preventing corrosion and manufacturing method thereof
JPH07292452A (en) Galvannealed steel sheet excellent in film breaking resistance
RU2527593C1 (en) Method of thermodiffusion galvanising of products from ferromagnetic materials
Liang Zinc coating and its application in radar
Toklu et al. Investigation on effects of steel surface properties on galvanization behavior

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 02-2017 FOR TAG: (45)

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20170630

RZ4A Other changes in the information about an invention
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190523

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210402