SU1138431A1 - Состав дл силицировани изделий из металлов и сплавов - Google Patents

Abstract

СОСТАВ ДЛЯ СШ1И1ЩРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, содержащий кремний, окись алюмини  и активатор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  насьщающей способности состава и жаростойкости изделий, в качестве активатора он содержит медный купорос гидрат при следующем соотношении компонентов , мас.%: Кремний 10-40 Медный купорос 1-30 гидрат Окись алюмини  Остальное

Description

Од 00 4

СО

Изобретение относитс  к металлургии , а именно к химико-термической обработку металлов и сплавов, и может найти применение в различных област х машиностроени , электронной промышленности и производстве электротермических устройств.

Известен состав дл  силицировани  изделий, содержащий кремнийсодержащее вещество, инертньй наполнитель, а в качестве интенсификаторов процесса силицировани  хлористьй аммоний или, фтористый натрий tl J.

Облада  р дом преимуществ, эта силицирукица  смесь содержит  довитые галогенсодержащие(фторсодёржащие) вещества. Кроме того, в процессе приготовлени  смесей необходимо соблюдать дополнительные меры предосторожности . Во врем  промывки силицированных деталей в сточные воды . попадает значительное количество фторсодержащих веществ.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  порошкообразна  среда дл  диффузионного силицировани , содержаща , мас.%: кремний 10-45; медь 5-30; фтористый натрий 0,1-10; инертный разбавитель - остальное 1,2.

К недостаткам известной смеси относитс  высокий расход дорогого металла (меди), высока  стоимость сси , содержание в смеси  довитого фтористого активатора.

Загр знение сточных вод фтористы соединением в процессе промывки силицированных изделий.

Целью изобретени   вл етс  повы ,шение нacьш aющeй способности состава и жаростойкости изделий.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что состав Дл  силицировани  изделий от металлов и сплавов,содержащий Нремний, окись алюмини  и активатор , содержит в качестве активатора медный купорос гидрат при следующем соотношении компонентов, мае.%:

Кремний10-40

Медный купорос гидрат1-30

Окись алюмини  Остальное Компоненты выполн ют следующие функции. Кремний  вл етс  силицирующим агентом. Медный купорос гидрат (CuS045HjO, ГОСТ 19347-74) выполн 

ет роль активатора процесса. При температуре насьш;ени  сначала происходит испарение и разложение кристаллизационной воды с вытеснением воздуха из контейнера. Затем при разложении купороса образуетс  медь, сера и кислород. Медь, сера и-кремний образуют легкоплавкую эвтектику. Вода в медном купоросе играет роль постав1цика атомарного водорода, который восстанавливает медь и серу.

Инертный разбавитель служит дл  предотвращени  спекани  смеси и припекани  ее к поверхности металла. В качестве разбавител  используют окислы металлов с большим (или равным ) сродством к кислороду: (белый корунд или прокаленный глинозем ) , плавленную окись магни  (MgO), циркон (ZrSiO) и т.д.

Кремний, медный купорос и разбавитель используют в виде порошков крупностью 40-150 мкм. Эти компоненты смешивают между собой до получени  однородной смеси. При последующем использовании смеси в нее ввод т только медный купорос.

Силицирование металлов и сплавов с использованием предлагаемого состава насьпдающей смеси провод т в контейнере ( щиках) из жаростойкой стали или никел , герметизируемых плавким затвором. Контейнер имеет любое сечение и размеры, которые завис т от размеров и количества насьш|аемых изделий. Контейнер упако Бывают следующим образом: на дно засыпают однородную смесь компонентов насьш;ающей среды слоем толщиной 3050 мм, затем укладывают издели  (рассто ние между ними 3-5 мм, а до стенок контейнера - 10-20 мм). Установленные издели  полностью засыпают смесью с ее одновременной утр ской, толщина сло  смеси над издели ми 30-40 мм. ПоСле укладки смеси контейнер герметизируют любым известным способом, предпочтительно наведением плавкого затвора.

Запакованный контейнер помещают в печь с любой атмосферой, нагретую до 850-1 .

Продолжительность процесса и температура насьш ени  определ ютс  материалом издели  и требуемой толщи ной покрыти .

При нагреве контейнера происходит испарение и разложение молекул кристаллизационной воды, наход щихс  в медном купоросе, и вытеснение воздуха из контейнера. Дальнейшее повышение температуры приводит к разложению медного купороса на медь и суль,фатный остаток, который затем разлагаетс  на серу и кислород. Кислород вытесн етс  водородом из объема контейнера. В св зи с тем, что смесь не содержит галогенидов щелочных или щелочноземельных металлов, насыщение осуществл етс  как через паровую фазу, так и за счет непосред ственного контакта частично насыщающего вещества с поверхностью издеЛИЯ . Перенос кремни  на поверхность насыщаемого издели  через паровую фазу возможен в св зи с тем, что дав ление паров кремни  при температуре насьш1ен11  несколько больше давлени  паров железа. Кроме того, в процессе снлицировани  образуетс  легкоплавка  эвтектика расплава медь - сера кремний , гшенка которой растекаетс  по поверхности насыщаемого металла и процесс силиц {ровани  осуществл етс  фактически из расплава, т.е. так же, как и при жидкостном процессе силицировани . В процессе диффузии кремни  в металлическую подложку одновременно происходит и диффузи  меди, ее содержание в покрытии колеблетс  в пре делах 0,2-0,6 мас.%. Это приводит к образованию жидкометаллических диф фузионньЬс каналов, вследствие чего резко ускор етс  диффузи  кремни  по границам зерен. На тугоплавких метал лах образуетс  дисилипид металла, а на покрытие представл ет собо фазу FejSi. Пример. Дл  силицировани  используют стали 20, 35Л, 45, 40Х, У8 и тугоплавкие металлы (молибден, вольфрам, ниобий и тантал). Стали силицируют при 950°С, а тугоплавкие металлы при . Врем  вьщержки дл  всех материалов одинаково и составл ет 6ч. Используют следующие соотношени  компонентов смеси предлагаемого состава , мас.%: 1.Si 10; CuSO 1i 89. 2.Si 25; CuSO 15; 60. 3.Si 40; CuSO 30; 30. Толщина сло  силицидного покрыти  металлах и сплавах представлена абл Таблица 1 Дл  сравнени  жаростойкости испыают образ19)1, силицированные по изтной технологии (базовый вариант тав 3) в смеси, содержащей, .%: кремний 50; медь 20; фторисалюминий 3; оксид алюмини  альное . Дл  испытаний используют по 5 шт. азцов каждого материала, обрабоного в разных средах. Перед испытанием образцы подверт визуальному контролю и бракуют наличию трепан, сколов, раковин тшелушивани  покрыти . Жаростойкость оценивают по привесу Результаты испытаний приведены абл. 2.

Т а б л и ц а 2

Стальные образцы испытывают при - 60 ч, образцы молибдена и вольфрама - при , ниоби  - при , тантала - при . Врем  выдержки - 20 ч. Окислительна  среда - воздух.

Полученные покрыти  равномерны по толщине, плотные, хорошо сцеплены с подложкой,не имеют раковин и трещин.

Предлагаемый состав насыщаемой смеси дает одинаково хоропше результаты как дл  металлов, так и дл  сплавов, ускор ет обработку в 2 раза, повышает жаростойкость в 2 раза и может найти применение .в высокотемператйрной технике и дл  защиты деталей от газовой корфОЗИИ .

Claims (1)

1. СОСТАВ ДЛЯ СИЛИЦИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, содержащий кремний, окись алюминия и активатор, отличающийся тем, что, с целью повышения насыщающей способности состава и жаростойкости изделий, в качестве активатора он содержит медный купорос гидрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Кремний

   Медный купорос гидрат Окись алюминия

   10-40

   1-30

   Остальное

   ФО

   ФО