Сплав на основе твердого раствора карбида хрома в никеле

 

Сплав предназначен для наплавки седел и штоков запорной арматуры, применяемой в производстве фторсодержащих соединений. Сплав содержит, мас.%: карбид хрома 1,0 - 3,0; твердый раствор карбида хрома в никеле с содержанием карбида хрома 5,0 - 50,0% - остальное. Свойства сплава следующие: твердость 2800 - 3800 МПа, коррозионная стойкость (ток коррозии) (2,2-2,4)·10^-5 A/см². 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии и предназначено для наплавки седел и штоков запорной арматуры, применяемой в производстве фторсодержащих соединений. Цель изобретения повышение твердости сплава и его коррозионной стойкости во фторсодержащей среде. Поставленная цель достигается тем, что сплав в виде твердого раствора карбида хрома в никеле дополнительно содержит карбид хрома при следующем соотношении ингредиентов, Карбид хрома 1-3 Твердый раствор карбида хрома в никеле Остальное при этом твердый раствор карбида хрома в никеле содержит 5,0-50,0% карбида хрома. При содержании в сплаве и твердом растворе карбида хрома в никеле карбида хрома в вышеуказанных пределах его двухфазная структура (дисперсные равномерно распределенные в сплаве частицы карбида хрома и твердый раствор карбида хрома в никеле) имеет более высокую твердость и коррозионную стойкость во фторсодержащей среде. Как показали проведенные исследования при содержании карбида хрома в сплаве и твердом растворе карбида хрома в никеле менее 1,0 и 5,0% соответственно твердость сплава практически не отличается от аналогичных показателей сплава-прототипа. При содержании карбида хрома в сплаве и твердом растворе карбида хрома в никеле более 3,0 и 50,0% соответственно в сплаве образуются волосовидные трещины, которые могут явиться источником ножевой, язвенной и межкристаллитной коррозии. Проведенный патентно-информационный поиск показал, что предлагаемый сплав является новым. Отличительные признаки сплава не известны, на основании чего можно сделать вывод о соответствии его критерию изобретения "существенные отличия". При обработке предлагаемого сплава были опробованы составы с содержанием карбида хрома в них и твердом растворе карбида хрома в никеле в количествах, соответствующих как граничным значениям его, приведенным в формуле изобретения, так и средним и выходящим за заявляемые пределы. Сплав получали лазерной имплантацией (наплавкой) карбида хрома в поверхностный слой никеля марки НП-2, для чего на поверхность пластинок размером 10х10х25 мм из никеля НП-2 наносили композиционное электролитическое покрытие (КЭП) с дисперсным наполнителем карбидом хрома, КЭП наносили на образцы, помещенные в электролит следующего состава (г/л): NiSO₄ 170; NiCl₂ 35; Na₂SO₄ 70; борная кислота 30; карбид хрома 10. Режим процесса нанесения: Т электролита 53-55^оС, плотность тока (ik) 2,5 7,5 А/дм². В качестве анода использовали никель марки НПА-2. При нанесении КЭП раствор электролита постоянно перемешивали магнитной мешалкой ММ-3М. Предварительная обработка образцов перед покрытием включала: 1) химическое обезжиривание в венской извести; 2) химическое активирование в смеси кислот Н₂SO₄ и HCl (50:50). Имплантирование производили технологической лазерной установкой "Квант-15" при мощности излучения 4-12 Дж, расстоянии фокусного пятна относительно поверхности образца 4-12 мм, перекрытии полос при имплантации при площади 100-200 мкм. Фазовый состав полученного сплава (поверхностного слоя на никеле) изучали с помощью рентгеновского дифрактометра Дрон-2 в кобальтовом монохроматизированном К_α -излучении. Металлографические исследования проводили на оптических металлографических микроскопах типа МИМ и на растровом электронном микроскопе РЭМ-100У. Рентгеноспектральный микроанализ проведен на всеволновом дисперсионном анализаторе спектра рентгеновского излучения ВДАР-1 на сканирующем электронном микроскопе. Измерение микротвердости сплава проводили на приборе ПМТ-3 при нагрузке 50 г, с шагом измерений 30 мкм. Проведенные исследования показали существование имплантируемого карбида хрома в никеле со значительным перенасыщением твердого раствора карбида хрома в никеле карбидом хрома. Коррозионную стойкость сплава проверяли электрохимически в 0,1 М растворе плавиковой кислоты на потенциометре ПИ50-11,1 с программатором ПР-8 и потенциометром ПДПП-002 методом линейной поляризации. В таблице приведены составы предлагаемого сплава, сплава-прототипа и данные по влиянию карбида хрома на твердость сплава, на его коррозионную стойкость в 0,1 М растворе плавиковой кислоты и характеристика микроструктуры сплава. Как видно из таблицы, наибольшую твердость и наилучшую коррозионную стойкость сплав имеет при соответствии его заявляемым пределам по содержанию карбида хрома в нем и твердом растворе карбида хрома в никеле (состав 1-3). При содержании карбида хрома в сплаве и твердом растворе карбида хрома в никеле ниже заявляемых пределов (состав 4) его твердость практически не отличается от аналогичных показателей сплава-прототипа. При содержании карбида хрома в сплаве и твердом растворе карбида хрома в никеле выше заявляемых пределов (состав 5) в сплаве наблюдаются волосовидные трещины, которые могут служить причиной язвенной, ножевой и межкристаллитной коррозии. Предложенный сплав по сравнению со сплавом-прототипом благодаря равномерно распределенным в нем дисперсным частицам карбида хрома и перенасыщенному карбидом хрома твердому раствору карбида хрома в никеле имеет более высокие твердость (в 1,1-1,4 раза) и коррозионную стойкость во фторсодержащей среде (на 30%), что позволяет использовать его для наплавки седел и штоков запорной арматуры установок производства фторсодержащих соединений и повысить их стойкость и, соответственно, срок службы запорной арматуры.

Формула изобретения

СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОГО РАСТВОРА КАРБИДА ХРОМА В НИКЕЛЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости и коррозионной стойкости во фторсодержащей среде, твердый раствор карбида хрома в никеле содержит 5,0 - 50,0% карбида хрома, а сплав дополнительно содержит карбид хрома при следующем соотношении компонентов, мас. Карбид хрома 1,0 3,0 Твердый раствор карбида хрома в никеле Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---