Способ нанесения комбинированных покрытий на стальные изделия

 

Изобретение относится к химикотермической обработке поверхности стали, в частности к нанесению на ее поверхность защитных медно-висмутовых покрытий. Способ можно рекомендовать дпя антикоррозионной защиты стальных изделий, эксплуатирующихся в атмосферных условиях с высокой влажностью, в морской атмосфере. Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости стальных изделий . Для этого процесс диффузионной металлизации проводят в две стадии:- вначале меднение при 1100-1150 с в течение 15-20 мин в смеси, содержащей однохлрристую медь и окись алюминия , а затем при 350-550 с в течение 60-90 мин в смеси, содержащей хлорид висмута и окиси алюминия, при следующем соотнощении компонентов , мас.%: хлорид висмута 20-50; окись алюминия остальное. Изобретение позволяет исключить применение металлического кадмия при сохранении коррозионной стойкости в водных растворах соляной кислоты. 2 табл. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

963 А1 (19) (11) 1) 4 С 23 С 10/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ц (!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4250998/31-02 (22) 27. 05. 87 (46) 30. 03. 89. Бюл. № 12 (71) Центральная научно-исследовательская лаборатория полимерных контейнеров (72) В.А. Генель и Н.А. Савкин (53) 621.785 .539(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1101473, кл. С 23 С 9/02, !986. (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ КОМБИНИРОВАНН!!Х ПОКРЫТИЙ HA СТАЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение относится к химикотермнческой обработке поверхности стали, в частности к нанесению на ее . поверхность защитных медно-висмуто. вых покрытий . Способ можно рекомендовать для антикорроэионной защиты стальных изделий, эксплуатирующихся

Изобретение относится к химикотермической обработке поверхности стали, в частности к нанесению на, ее поверхность защитных медно-висмуто вых по кры тий .

Способ нанесения медно-висмутовых покрытий можно рекомендовать для антикоррозионной защиты стальных изделий, эксплуатирующихся в атмосферных условиях с высокой влажностью в морской атмосфере.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости изделий.

Способ нанесения комбинированных покрытий на стальные иэделия включает меднение при 1100-1150 С в течение !

5-20 мин в смеси, содержащей однов атмосферных условиях с высокой влажностью, в морской атмосфере. Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости стальных иэделий. Для этого процесс диффузионной металлизации проводят в две стао дии: вначале меднение при 1100-1150 С в течение 15-20 мин в смеси, содержащей однохлористую медь и окись алюо миния, а затем при 350-550 С в течение 60-90 мин в смеси, содержащей хлорид висмута и окиси алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид висмута 20-50; окись алюминия остальное. Из обретение позволяет исключить применение металлического кадмия при сохранении коррозионной стойкости в водных растворах соляной кислоты. 2 табл. хлористую медь и окись алюминия, и нанесение висмутового покрытия при

350-550 С в течение 60-90 мин в смеси, содержащей хлорид висмута и окись алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: хлорид висмута

20-50, окись алюминия остальное. Смеси тщательно перемешивали. Затем насыщающую смесь вместе со стальными образцами помещади в керамическую лодочку, которую устанавливали в трубчатый реактор, герметиэированный с одной стороны и связанный с атмосферой через водяной затвор с другой.

Реактор нагревали в трубчатой печи, температура контролировалась термопарой с милливольтметром. После на1468963 грева и изотермической выдержки реактор извлекали из печи и охлаждали на воздухе до комнатной температуры.

Затем из него извлекали лодочку с по5 крытымн образцами. В качестве инертного разбавителя, позволяющего избежать процесс спекания образовавшихся при восстановлении металлов с покрываемой поверхностью, применяли окись алюминия (А1, О ) . о

При нагревании до 430-450 С хпорид меди разлагается с выделением газообразного хлора, который стравливает окисную пленку на стали, поэтому нет необходимости в предварительной подготовке .образцов. Качественные беспористые медные покрытия получаются при температуре выше температуры плавления меди 1083 С. Температуру 20 повторной диффузионной металлизации определяли с учетом температуры плавления треххлористого висмута — 229 С, так как в жидкой фазе химические реакции протекают более активно. Установлено, что оптимальным является диапазон температур 350-550 С при длительности процесса 60-90 мин. Сино жение температуры ниже 350 С и дли" тельностн менее 60 мин не позволяет получить качественного покрытия, поо вышение температуры выше 550 С и увеличение выдержки более 90 мин нецелесообразно, так как не улучшается качество покрытия и не увеличивается

его толщина.

11 р и м е р .,l. Приготавливают исходные смеси состава, вес. :

1.50 CuC1 + 50 А1, О

2е20 BiC1 + 80 Al О» и тщательно их перемешивают. Образцы из СтЗ последовательно проходят химико-термическую обработку вначале в 1-й смеси, а затем во 2-й. Для этого 1-ю шихту вместе с образцами из 45

Ст3 помещают в керамическую лодочку и нагревают в стальном реакторе с . водяным затвором с помощью трубчатой о электропечи до 1100 С в течение

20 мин. После отключения печи и охлаждения до комнатной температуры из реактора извлекают медненные образцы. Затем эти образцы проходят повторную химико-термическую обработку с использованием печи и реактора при 400 С в течение 90 мин. После отключения печи н охлаждения реактора извлекают покрытые образцы. Толщина покрытия 50 мкм.

Пример 2. Приготавливают исходные смеси, вес. :

1. 55 CuC1 + 45 Al О

2. 30 BiCl + 70 Al Oэ и тщательно перемешивают. Обработку образцов в 1-A смеси проводят при

1!00 С 15-20 мин, а во 2-й при 500 С в течение 60 мин. Остапьные операции проводят аналогично примеру 1. Толщина покрытия 40 мкм.

Пример 3. Приготавливают исходные смеси, вес.l

1. 60 CuC1 + 40 Аl О»

2. 40 BiCl + 60 Al Oэ и тщательно перемешивают. Обработку образцов в 1-й смеси проводят при

1100- l)50 С 15"20 мин, а во 2-й смеси при 500 С 70 мин. Остальные операции проводят аналогично примеру l.

Толщина покрытия 55 мкм.

II р и м е р 4. Приготавливают исходные смеси, вес.l:

1. 65 CuC1 + 35 Аl О»

2. 50 BiCl + 50 А120 и тщательно их перемеыивают. Обработку образцов в l-й смеси проводят при )100-1150 С 15-20 мин, а во 2-й смеси при 550 С 80 мин. Остальные операции проводят аналогично примеру 1. Толщина покрытия 60 мкм.

Пример 5. Приготавливают исходные смеси, вес.l:

1. 50 CuC1 + 50 AlзО»

2. 15 BiCl» + 85 А1 0» и тщательно их перемешивают. Обработку образцов в 1-й смеси проводят при

1100-1150 С 15-20 мин, а во 2-й смеси при 300 С 50 мин. Остальные операции проводят аналогично примеру

Покрытие получается некачественное, толщина покрытия уменьшается до 2530 мкм.

II р и м е р 6. Приготавливают исходные смеси, вес. .:

). 65 CuCl + 35 AQO»

2 ° 60 BiClэ + 40 А1 0э и тщательно их перемешивают. Обработку образцов в 1-й смеси проводят при

1100-) 150 С 15-20 мин, а во 2-й смеси при 600 С 100 мин. Остальные операции проводят аналогично примеру

Толщина покрытия не увеличивается и равна 60 мкм, качество покрытия не улучшается, Пример 7. Приготавливают исходные смеси состава, вес. :

l . 50 CuCl + 50 А1 0>

2 ° 20 BiC1 + 80 Al Oз

5 1468963 и тщательно их перемешивают. Образцы последовательно проходят химико-термическую обработку в начале в I-й смеси а затем во 2-й. Для этого 1-ю

Ф

5 шихту вместе с образцами иэ Ст3 помещают в керамическую лодочку н нагревают в стальном реакторе с водяным затвором с помощью трубчатой электропечи до 1100 С в течение 20 иин. Пос- 10 ле отключения печи и охлаждения до комнатной температуры из реактора извлекают медненные образцы. Затем эти образцы проходят повторную химикотериическую обработку с использоваа нием печи и реактора при 350 С в течение 60 иин. После отключения печи и охлаждения реактора извлекают покрытые образцы. Толщина покрытия

45 ии.

Таблица 2

Потери веса, мг/мм

Время, сут

Образ ец беэ покрытия

Образец Образец с покры- с покрьг тием тиеи медь-висмедькадмий

0,015

0,045

О, 045

О, 046

0,047

0,047

0,049

1 0,01

3 0,013

4 0,02

15 5 О 02

6 0,023

7 0,03

1О 0,046

0,197

0,59

0,712

0,816

0,9

О, 946

l,020

20 Из табл. 2 следует, что корроэионная стойкость образцов с покрытием медь-висмут не ниже, чем с покрытием медь-кадмий и значительно превышает коррозионную стойкость образцов

25 беэ покрытия, Предлагаемое покрытие можно наносить как на наружную, так и внутреннкю поверхность стальных изделий.

Технико-экономическая эффектив30 ность способа заключается в устранении применения металлического кадмия при повышении в 1 5-2 раза коррозионной стойкости в растворах соляной кислоты.

В табл. I представлены значения толщины медно-висмутовых покрытий в различных (по соотношению) составах.

Таблица.!

Толщина поСостав насыщающей смеси, вес.Х

Опыт, М крытия мкм

Меднение Покрытие висмутом

З5Формул а из обретения

Способ нанесения комбинированных покрытий на стальные изделия, включающий меднение при 1100"1150 С в течение 15-20 мин в смеси, содержа4О щей однохлористую медь и окись апюьыния, отличающийся тем, что, с целью повышения корроэионной стойкости изделий, после меднения производят нанесение висмутового

45 покрытия при 350-550 С в течение

60-90 мин в смеси, содержащей хлорид висмута и окись алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

5п Хлорид висмута 20-50

Окись алюминия 60-80

Бурлинова

Корректор О. Кравцова

В1С1э - 20

Al О -80

BiCl - 30

Аl Оэ - 70

В1С1э - 40

Al Оэ э

А1аОъ 50

CuC1 — 50

А10, — 50

CuCl - 55

Al О - 45

CuC1 - 60

АlаОъ 40

CuC1 — 65

Al 0> - 35

55

Покрытие осуществляли на образцах иэ Ст3. Определение коррозионной стойкости стальных образцов с медновисмутовым покрытием и образцов с медно-кадмиевым покрытием (прототип) проводили в 37-ном водном растворе соляной кислоты (табл. 2) .

Составитель Л.

Редактор М. Бандура Техред М.Дидык

Заказ 1320/27 Тираж 938 Подп исно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óëòîðîä, ул. Гагарина, 101