SU994581A1

SU994581A1 - Расплав дл жидкостного хромировани стальных изделий

Info

Publication number: SU994581A1
Application number: SU813278368A
Authority: SU
Inventors: Николай Григорьевич Илющенко; Александр Иванович Анфиногенов; Вячеслав Федорович Звонцов; Яков Борисович Чернов
Original assignee: Институт электрохимии Уральского научного центра АН СССР
Priority date: 1981-04-20
Filing date: 1981-04-20
Publication date: 1983-02-07

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке металлов и сплавов,· и может быть использовано в машиностроительной, химической, металлургической и других отраслях промышленности.·

Известен состав расплава для жидкостного хромирования, в котором в качестве основы для ванн безэлектролизного хромирования выбраны бура или эвтектическая смесь¹ фтористых солей натрия и калия, а поставщиком хрома является его окись Сг^О. Восстановителями хрома служат любые электропроводящие вещества, электродный потенциал которых в данном электролите более электроотрицателен, чем потенциал обрабатываемого металла и фаз, образующихся на ёго поверхности в процессе насыщения. Восстановителями использованы силикокальций, силйкомишмёталл, карбид кремния, а соли растворители,. вёс.%: бура 40, окись хрома 40, фтористый натрий 20 25 ил1| эвтектическая смесь фторидов натрия и калия 78, окись хрома 30 [1].

Однако использование восстановителей приводит к- зашламлению и загустеньйо расплава, а следовательно, и- 30 большому уносу его с обрабатываемыми деталями. Применение расплава из фтористых солей или добавление большого с количества фторида натрия к буре за» трудняет отмывку деталей- от расплава после диффузионного насыщения. Кроме того, расплав характеризуется опасностью и сложностью работы с бу₁₀ рой.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является состав расплава для хромирования, содержащий рас15 плавленный борный ангидрид, порошок хрома и окислы щелочных металлов в количестве 1-10 мас.% расплавленного борного ангидрида [2].

Недостатками известного расплава являются опасность работы с борным ангидридом, который гидрализуется в присутствии влажного воздуха, (при добавлении влажного борного ангидрида в расплав возможно вспенивание и выброс расплава из тигля); большая вязкость расплава, вследствие чего получается малая толщина покрытия |И большой унос его с обрабатываемыми деталями.

Целью изобретения является удешевление процесса и улучшение условий труда и техника безопасности.

Поставленная цель достигается тем, что в расплав дЛя жидкостного хромирования стальных изделий на ос- 5 нове борсодержащего компонента, содержащий порошок хрома, дополнительно вводят окись хрома, и галогенсодержащий активатор, хлорид или фторид натрия или их смесь, а в качестве борсодержащего компонента - октаборат натрия при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Порошок металлического хрома

Октаборат натрия ' Окись хрома Галогенсодержащий активатор Причем в смеси хлорид фторид наФрия берут в соотношении 211.40

Использование нового соединения безводного плавленного октабората натрия улучшает условия работы и техники безопасности, так как не происходит вспенивания расплава и нет 25 опасности его выброса из тигля. Добавление хлорида натрия увеличивает жидкотекучесть расплава и уменьшает его унос с обрабатываемыми деталями, а также ускоряется их отмывка от 30 остатков соли. Фторид натрия также как и хлорид натрия уменьшает вязкость расплава.

Покрытие металлов и сплавов осуществляется на открытом воздухе в 35 металлическом тигле из жаростойкой стали. Температура хромирования 8501100°С, время обработки 1-10 ч.

Если брать окиси хрома меньше 1%. дд и порошка хрома меньше 3%, толщина покрытия очень малая. Если брать окиси, хрома больше 5%, октабората натрия больше 90% и порошка хрома больше 15%, расплав становится очень вязким, и его много выносится с покры- ’ ваемыми изделиями. Уменьшение количества хлористого натрия ниже 5 вес.% ведет также к уменьшению жидкотекучести расплава, а увеличение хлористого натрия больше 30% нецелесообразно, так как идет расслоение расплава ввиду ограниченной растворимости хлористого натрия в октаборате натрия. Фтористый натрий увеличивает жидкотекучесть расплава, но затруд- 55 няет отмывку деталей от солей. Поэтому оптимальным количеством фтористого натрия в расплаве является 5 вес.%.

При температуре насыщения ниже 850°С толщина диффузионного слоя ма- 60 ла. При температуре химико-термической обработки выше. 1100°C понижается жаростойкость металлического тигля, в котором идет нанесение покрытий.

Пример 1. В металлическом тигле загружают и расплавляют,вес.%: октаборат натрия (Na₂BgO_i3) 90; окись хрома 2; хлорид натрия 5; порошок хрома 3. На образце из стали 20 при 900®С за 3 ч получают слой хромового покрытия толщиной 5 мкм.

Пример 2. В расплаве, содержащем, вес.%: октаборат натрия 74; окись хрома 1; хлорид натрия 10; порошок хрома 15, при 950^ьС на стали 3 получают диффузионный хромированный слой 7 мкм за 5 ч и 12 мкм за 10 ч.

Пример 3. В расплаве, содержащем, вес.%: октаборат натрия 50; окись хрома 5; хлорид натрия 30; порошок хрома 15, при 95СР С на стали 3 за 1 ч получают слой толщиной 3 мкм, а на стали 38 ХА за 5 ч - слой толщиной 7 мкм.

Пример 4. В расплаве, содержащем, вес.%: октаборат натрия 82; окись хрома 3; фторид натрия 5; порошок хрома 10, при 1000°С за 5 ч на стали 5ХНМ получают слой толщиной 14 мкм.

Пример 5. В расплаве, содержащем, вес.%: октаборат натрия 72; окись хрома 3; фторид натрия 5; хлорид натрия 10; порошок хрома 10, за 3 ч на армко-железе получают слой при 1000°С - 6 мкм, при lOSO^C 8 мкм, при 1100°С - 12 мкм, на молибдене за 4 ч при 1100°С получают покрытие толщиной 10 мкм.

Пример 6. В расплаве, содержащем, вес.%: октоборат натрия 62; окись хрома 3; фторид натрия 30; порошок хрома 5, за 5ч при 1000°C получают хромированный диффузионный слой на стали 3 толщиной 8 мкм.

Таким образом, предлагаемый расплав позволяет при сохранении насыщающей способности улучшить условия труда за счет использования новой соли - основы, удешевить процесс за счет использования более дешевого сырья и уменьшения в 3-5 раз уноса расплава с обрабатываемого изделия.

Claims

Целью изобретени вл етс удеше ление процесса и улучшение условий труда и техника безопасности. Поставленна цель достигаетс тем, что в расплав дЛ жидкостного хромировани стальных изделий на ос нове борсодержащего компонента, содержащий порошок хрома, дополнитель но ввод т окись хрома, и галогенсодержащий активатор, хлорид или фторид натри или их смесь, а в качест ве борсодержащего компонента - окта борат натри при следующем соотношении компонентов, вес.%: Порошок металлического хрома3-15 Октаборат натри 50-90 Окись хрома1-5 Галогенсодержащий активатор5-30 Причем в смеси хлорид натри и фторид натри берут в соотношении 2 Использование нового соединени безводного плавленного октабората натри улучшает услови работы и техники безопасности, так как не происходит вспенивани расплава и н опасности его выброса из тигл . Добавление хлорида натри увеличивает жидкотекучесть расплава и уменьшает его унос с обрабатываемыми детал ми а также ускор етс их отмывка от остатков соли. Фторид натри также как и хлорид натри уменьшает в зкость расплава. Покрытие металлов и сплавов осуществл етс на открытом воздухе в металлическом тигле из жаростойкой стали. Температура хромировани 850 , врем обработки 1-10 ч. Если брать окиси хрома меньше 1% и порошка хрома меньше 3%, толщина покрыти очень мала . Если брать оки . си.хрома больше 5%, октабората натри больше 90% и порошка хрома больше 15%, расплав становитс очень в зКИМ , и его много выноситс с покрываемыми издели ми. Уменьшение количества хлористого натри ниже 5 вес ведет также к уменьшению жидкотекучести расплава, а увеличение хлористого натри больше 30% нецелесообраз но, так как идет расслоение расплава ввиду ограниченной растворимости хлористого натри в октаборате натри . Фтористый натрий увеличивает жидкотекучесть расплава, но затрудн ет отмывку деталей от солей. Поэто му оптимальным количеством фтористог натри в расплаве вл етс 5 вес.%. При температуре насыщени ниже 850°С толщина диффузионного сло мала . При температуре химико-термической обработки выше. 1100°С понижаетс жаростойкость металлического тигл ., в котором идет нанесение покрытий . Пример 1. В металлическом тигле загружают и расплавл ют,вес.%: октаборат натри CNagBgO) окись хрома 2°, хлорид натри 5} порошок хрома 3. На образце из стали 20 при за 3 ч получают слой хромового покрыти толщиной 5 мкм. Пример 2. В расплаве, содержащем , вес.%: октаборат натри 74; окись хрома If хлорид натри 10; порошок хрома 15, при 950 С на стали 3 получают диффузионный хромированный слой 7 мкм за 5 ч и 12 мкм за 10 ч., Пример 3. В расплаве, содержащем , вес.%: октаборат натри 50j окись хрома 5; хлорид натри 30; порс иок хрома 15, при 95СР С на стали 3 за 1 ч получают слой толщиной 3 мкм, а на стали 38 ХА за 5 ч - слой толщиной 7 мкм. Пример 4. В расплаве, содержащем , вес.%: октаборат натри 82; окись хрома 3; фторид натри 5; порс иок хрома 10, при за 5 ч на стали 5ХНМ получают слой толщиной 14 мкм. Пример 5. В расплаве, содержащем , вес.%: октаборат натри 2; окись хрома 3; фторид натри 5; хлорид натри 10; порошок хрома 10, за 3 ч на армко-железе получают слой при - б мкм, при 1050с 8 мкм, при - 12 мкм, на молибдене за 4 ч при НООс получают покрытие толщиной 10 мкм. Пример 6. В расплаве, содержащем , вес.%: октоборат натри 62; окись хрома 3; фторид натри 30; порошок хрома 5, за 5ч при получают хромированный диффузионный слой на стали 3 толщиной 8 мкм. Таким образом, предлагаемый расплав позвол ет при сохранении насыщающей способности улучшить услови труда за счет использовани новой соли - основы, удешевить процесс за счет использовани более дешевого сырь и уменьшени в 3-5 раз уноса расплава с об абатываемого издели . Формула изобретени 1.Расплав дл жидкостного хромировани стальных изделий на основе борсодержаиего компонента, содержащий порс аок металлического хрома, отличающийс тем, что, с целью удешевлени процесса, улучшени условий труда, и техники безопасности , он дополнительно содержит окись хрома и Галогенсодержащий активатор , а в качестве борсодержащего компонента - октаборат натри при слеующем соотношении компонентов,вес.%: Порошок металлического хрома 3-15

-Октаборат натри 50-90 Окись хрома1-5

Галогенсодержащий активатор5-30
2. Расплав по п.1, о тли чающий с тем, что, в качестве галогенсодержащего активатора он содержит хлорид .натри .
, 3. Расплав по п.1, отличающий с тем, что. в качетсве галогенсодержащего активатора он содержит фторид натри .
4. Расплав поп.1, отлич ающ и и с тем, что, в качестве ггшогенсодержащего активатора он содержит смесь хлорида натри и фторида натри в соотношении 2:1.

источники информации, .

прин тые во внимание при экспертизе

1. Защитные покрыти на металлах , 1978, 12, Киев, Наукова думка, с 44-46,

2. Патент ЙНР 66438, кл. С 23 С 11/04, 1972.