Состав для силицирования изделий из металлов и сплавов

 

СОСТАВ ДЛЯ СШ1И1ЩРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, содержащий кремний, окись алюминия и активатор, отличающийся тем, что, с целью повышения 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 алюминия Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) С 23 С 10/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1-30

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 i ) 3519892/22-02 (22) 10. 12.82 (46) 07.02.85. Бюл. ¹ 5 (72) Ю.В.Дзядыкевич, М.В.Лучка, О.Г.Горбатюк, В.А.Шевченко и А.П.Купневич (71) Тернопольский государственный педагогический институт им.Я.Галана (53) 621.785.51.06(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 482817, кл. С 23 С 9/04, 1975.

2. "Порошковая металлургия", 1962, № 10, с. 98-100.,SU„„11384 1 А (54)(57) СОСТАВ ДЛЯ СИЛИЦИРОВАИИЯ

ИЗДЕЛИИ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ, содержащий кремний, окись алюминия и активатор, отличающийся тем, что, с целью повьппения насыщающей способности состава и жаростойкости изделий, в качестве активатора он содержит медный купорос гидрат при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Кремний 10-40

Медный купорос гидрат

Окись алюминия

1 1138

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов, и может найти применение в различных областях машиностроения, электронной промышленности и производстве электротермических устройств.

Известен состав для силицирования изделий, содержащий кремнийсодержащее вещество, инертный наполнитель, 10 а в качестве интенсификаторов процесса силицирования хлористый аммоний или фтористый натрий 1j.

Обладая рядом преимуществ, эта силицирукнцая смесь содержит ядовитые галогенсодержащие(фторсодержащие) вещества. Кроме того, в процессе приготовления смесей необходимо соблюдать дополнительные меры предосторожности. Во время промывки силн- р0 цированных деталей в сточные воды попадает значительное количество фторсодержащих веществ.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигае- 25 мому эффекту является порошкообразная среда для диффузионного силицирования, содержащая, мас.X: кремний

10-45; медь 5-30; фтористый натрий

0,1-10; инертный разбавитель — ос. тальное $23 °

К недостаткам известной смеси относится высокий расход дорогого металла (меди), высокая стоимость смеси, содержание в смеси ядовитого фтористого активатора.

Э5

Загрязнение сточных вод фтористым соединением в процессе промывки силицированных изделий.

Целью изобретения является повышение насыщающей способности соста40 ва и жаростойкости изделий.

Поставленная цель достигается тем, что состав для, силицирования изделий от металлов и сплавов,содер- 45 жащий кремний, окись алюминия и активатор, содержит в качестве активатора медный купорос гидрат при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Кремний

Медный купорос гидрат. 1-30

Окись алюминия. Остальное

Компоненты выполняют следующие 55 функции. Кремний является силицирую. щим агентом. Медный купорос гидрат (CuSO<" 5Н О, ГОСТ 19347-74) выполня

431 2 ет роль активатора процесса. При температуре насыщения сначала происходит испарение и разложение кристаллизационной воды с вытеснением воздуха из контейнера. Затем при разложении купороса образуется медь, сера и кислород. Медь, сера и кремний образуют легкоплавкую эвтектику. Вода в медном купоросе играет роль поставщика атомарного водорода, который восстанавливает медь и серу.

Инертный разбавитель служит для предотвращения спекания смеси и припекания ее к поверхности металла.

В качестве разбавителя используют окислы металлов с большим (или равным) сродством к кислороду: АРТРОЗ (белый корунд или прокаленный глинозем), плавленную окись магния (М80), циркон (ZrSiÎ ) и т.д.

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

Силицирование металлов и сплавов с использованием предлагаемого состава насыщающей смеси проводят в контейнере (ящиках) из жаростойкой стали или никеля, герметиэируемых плавким затвором. Контейнер имеет любое сечение и размеры, которые зависят от размеров и количества насыщаемьцс изделий. Контейнер упаковывают следующим образом: на дно засыпают однородную смесь компонентов насыщающей среды слоем толщиной 30.50 мм, затем укладывают изделия (расстояние между ними 3-5 мм, а до стенок контейнера — 10-20 мм).

Установленные изделия полностью засыпают смесью с ее одновременной утряской, толщина слоя смеси над изделиями 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 850-1100 С.

Продолжительность процесса и температура насыщения определяются материалом изделия и требуемой толщи ной покрытия.

При нагреве контейнера происходит испарение и разложение молекул

38431 4

0 CuSO+ 1 А Оэ 89°.

2 Si 25; СиБО» 15; А гОз 60.

3. Si 40; CuSO, 30; АЕ,О, 30.

Толщина слоя силицидного покрытия а металлах и сплавах представлена в табл.

Таблица 1

Толщина слоя покрытия, мкм, иэ состава (г з

3 11 кристаллизационной воды, находящихся в медном купоросе, и вытеснение воздуха иэ контейнера. Дальнейшее повышение температуры приводит к разложению медного купороса на медь и сульфатный остаток, который затем разлагается на серу и кислород. Кислород вытесняется водородом из объема контейнера. В связи с тем, что, смесь не содеРжит галогенидов Щелоч- 10 Об аба,ва ных или щелочноземельных металлов, насыщение осуществляется как через паровую Фазу, так и за счет непосредственного контакта частично насыщающего вещества с поверхностью изделия. Перенос кремния на поверхность насыщаемого изделия через паровую фазу возможен в связи с тем, что давление паров кремния при температуре насыщения несколько больше давления паров железа. Кроме того, в процессе силицирования образуется легкоплавкая звтектика расплава медь — сера— кремний, пленка которой растекается по поверхности насыщаемого металла и процесс силицирования осуществляется фактически иэ расплава, т.е. так же, как и при жидкостном процессе силицирования.

В процессе диффузии кремния в металлическую подложку одновременно происходит и диффузия меди, ее содержание в покрытии колеблется в пределах 0,2-0,6 мас.X. Это приводит к образованию жидкометаллических диф3S фуэионных каналов, вследствие чего резко ускоряется диффузия кремния по границам зерен. На тугоплавких металлах образуется дисилипид металла, а на сталях покрытие представляет собой фазу Fe>Si.

Пример. Для силицирования используют стали 20, 35Л, 45, 40Х, У8 и тугоплавкие металлы (молибден, вольфрам, ниобий и тантал). Стали силицируют при 950 С, а тугоплавкие металлы при 1100 С. Время выдержки для всех материалов одинаково и составляет 6 ч.

Используют следующие соотношения

50 компонентов смеси предлагаемого сос- . тава, MRc ° Xs

Иолибден

98 125

Вольфрам

115 145 200

85 115 236

78 105 165

Ниобий

Тантал

Сталь 20 322 350 386

35Л 245 252 . 325

45 110 162 185

40Х 110 140 165

У8А 65 80 105

Для сравнения жаростойкости испытывают образцы, силицированные по известной технологии (базовый вариант состав 3) в смеси, содержащей, мас.X: кремний 50; медь 20; фтористый алюминий 3; оксид алюминия остальное.

Для испытаний используют по 5 шт. образцов каждого материала, обработанного в разных средах.

Перед испытанием образцы подвергают визуальному контролю и бракуют по наличию трещин, сколов, раковин и отшелушивания покрытия.

Жаростойкость оценивают по привесу.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

1138431 d

Привес, мг/см

Таблица2

1

Толщина покрытия, мкм, из состава 1

Материал

Толщина покрытия, мкм, из состава 3

Привес, мг/см

400

Сталь 20

28,?

386

32,3

336

35Л

34,5

40,2

325

38,6

43,5

190

185

160

40Х

167

22,3

28,3

110

У8

16,8

11,4

105

112

120

1,3

202

1,4

1,2

195

240 2,4

236

1,7

168

3,8

165

4,2

Тантал

Стальные образцы испытывают при

900 С вЂ” 60 ч, образцы молибдена и вольфрама — при 1600 С, ниобия — при 3О

1400ОС, тантала — при 1200 С. Время выдержки — 20 ч. Окислительная срела — воздух.

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

Составитель Г. Бахтинова

Редактор Н.Егорова Техред N.Kóýüìà Корректор О.Тигор

Заказ 10638/19 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делай изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

-Молибден

Вольфрам

Ниобий

Предлагаемый состав насыщаемой смеси дает одинаково хорошие результаты как для металлов, так и для сплавов, ускоряет обработку в 2 раза, повышает жаростойкость в 2 раза и может найти применение -в высокотемператйрной технике н для защиты деталей от газовой кор розии.

Состав для силицирования изделий из металлов и сплавов Состав для силицирования изделий из металлов и сплавов Состав для силицирования изделий из металлов и сплавов Состав для силицирования изделий из металлов и сплавов 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области химико-термической обработки молибдена в порошковых насыщающих средах и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной и химической отраслях промышленности

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, а именно к процессам силицирования в порошковых средах, и может быть использовано в химической промышленности для повышения коррозионной стойкости деталей технологической оснастки

Изобретение относится к покрытиям металлических материалов и может быть использовано для защиты деталей из сплава на основе ниобия от высокотемпературной газовой коррозии в условиях высоких температур. Осуществляют получение на поверхности деталей конденсированного слоя из сплава системы MeCrAlY, где Me - железо, никель, кобальт, и диффузионное насыщение поверхности упомянутого конденсированного слоя кремнием. Перед получением конденсированного слоя из упомянутого сплава осуществляют диффузионное насыщение поверхности детали кремнием до удельного привеса 40-80 г/м2, причем соотношение удельных привесов детали после диффузионного насыщения кремнием конденсированного слоя из упомянутого сплава и после диффузионного насыщения кремнием поверхности детали составляет 0,1-1,5 г/г. В частных случаях осуществления изобретения после диффузионного насыщения кремнием поверхности детали и конденсированного слоя из упомянутого сплава системы MeCrAlY, где Me - железо, никель, кобальт, осуществляют вакуумную термообработку при температуре 1100-1300°С в течение 1-5 часов. Обеспечивается улучшение высокотемпературной стабильности защитных силицидных покрытий изделий из ниобиевых сплавов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.
Наверх