Способ диффузионного меднения изделий из сплавов на основе железа в виброкипящем слое

 

Использование: изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в любой отрасти машиностроения. Сущность изобретения: изделия из сплавов на основе железа подвергают меднению в виброкипящем слое в атмосфере аммиака в составе, содержащем, мас. % : закись меди 0,02 - 0,1, корунд 99,9 - 99,98, причем в процессе нагрева проводят выдержку в течение 10 - 15 мин при температуре насыщающей смеси 350 - 450С, при избыточном давлении, после чего газообразные продукты откачивают до давления - 0,94 атм.

Изобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке, и может быть использовано в любой отрасли машиностроения.

Известен способ получения стали с медненным покрытием, заключающийся в следующем.

На холоднотянутую сталь наносят раствор соли меди и после осаждения меди проводят обжиг в восстановительной атмосфере.

Известен способ диффузионного меднения стали, заключающийся в меднении стали в контейнере в порошковой смеси окиси меди и хлористого аммония при температуре 900-950^оС в течение 4-6 ч.

Целью изобретения является повышение насыщающей способности состава для меднения, улучшение качества поверхности медненных стальных образцов.

Поставленная цель достигается способом диффузионного меднения изделий из сплавов на основе железа в виброкипящем слое, включающим нагрев, процесс насыщения и охлаждение, отличающимся тем, что процесс меднения осуществляется в атмосфере аммиака при избыточном давлении, после выдержки в течении 10-15 мин при температуре нагрева насыщающей смеси 350-450^оС откачиваются газообразные продукты из реторты и создается отрицательное давление -0,94 атм, а процесс меднения проводят в составе, компоненты которого взяты при соотношении, мас. % : Закись меди 0,02-01, Корунд Остальное Нагрев в атмосфере аммиака обеспечивает при 350-450^оС восстановление закиси меди с образованием свободных атомов меди и адсорбцию этих атомов к поверхности стальных изделий.

При температуре выдержки ниже 350^оС снижается стабильность протекания процессов восстановления закиси меди и адсорбции атомов меди к стальной поверхности. Медненный слой получается некачественный. При температуре выдержки выше 450^оС ухудшается качество медненной поверхности стальных изделий за счет образования пористого слоя меди на поверхности.

Выдержка в течение 10-15 мин в интервале температур 350-450^оС в присутствии аммиака позволяет полностью восстановить закись меди и получить качественный медненный слой на стальной поверхности.

При выдержке менее 10 мин происходит частичное восстановление закиси меди и при дальнейшем нагреве насыщающей смеси до температур отжига 900-950^оС происходит восстановление оставшейся части закиси меди с образованием на поверхности изделий пористого слоя меди.

Выдержка более 15 мин нецелесообразна, так как за время выдержки 10-15 мин закись меди восстанавливается полностью.

После восстановления закиси меди присутствие аммиака в среде нецелесообрзано, так как при дальнейшем отжиге это приводит к ухудшению качества медненной поверхности стальных изделий. Поэтому после выдержки 10-15 мин производят откачку газообразных продуктов из реторты и с целью более полного отвода газообразных продуктов создают отрицательное давление - 0,94 атм.

Присутствие в составе насыщающей смеси закиси меди позволяет получать активные атомы меди за счет ее восстановления в среде аммиака.

Корунд вводится в состав компонентов как наполнитель, необходимый для создания виброкипящего слоя.

Уменьшение содержания закиси меди менее 0,02 мас. % снижает стабильность протекания процессов адсорбции и диффузии атомов меди в стальную поверхность. Увеличение содержания закиси меди более 0,1 мас. % ухудшает технические свойства медненного слоя, образуя пористый слой меди на поверхности стальных изделий.

Химические реакции между компонентами смеси и аммиаком создают условия для увеличения активности смеси и улучшения качества медненной поверхности.

П р и м е р. Проводят диффузионное меднение образцов из стали 45 размерами 15×15×15 мм известным и предлагаемым способами.

Для приготовления смесей используют компоненты с размером фракции 0,1-0,12 мм.

Данные по обработке представлены в таблице.

Из приведенных данных следует, что диффузионное меднение стальных изделий в виброкипящем слое предлагаемым способом по сравнению с известным способом улучшает качество обработанной поверхности, сокращает время обработки и насыщающей смеси в 4 раза. (56) Химико-термическая обработка металлов и сплавом. Справочник. М. : Металлургия, 1981, с. 242.

Формула изобретения

СПОСОБ ДИФФУЗИОННОГО МЕДНЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА В ВИБРОКИПЯЩЕМ СЛОЕ, включающий нагрев, насыщение в среде с медьсодержащим компонентом и охлаждение, отличающийся тем, что меднение проводят в атмосфере аммиака в составе, дополнительно содержащем корунд, а в качестве медьсодержащего компонента - закись меди при следующем соотношении компонентов, мас. % : Закись меди 0,02 - 0,1 Корунд 99,9 - 99,98 причем в процессе нагрева проводят выдержку в течение 10 - 15 мин при температуре насыщающей смеси 350 - 450^oС при избыточном давлении, после чего газообразные продукты откачивают до давления - 0,94 атм.

РИСУНКИ

Рисунок 1