Способ подготовки смесей для диффузионного хромирования содержащих отходы производства оловянных руд

 

Использование: изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и других отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения: отходы производства оловянных руд размалывают, просеивают, прокаливают в окислительной атмосфере при температуре 750 - 1200^oС, смешивают с порошками хрома и хлористого аммония и просушивают при температуре 120 - 140^oС. 1 табл.

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов и, в частности, может быть использовано в металлургической, машиностроительной и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ подготовки насыщающих смесей, в котором смесь для диффузионного хромирования сталей (сталь 45) при составе компонентов, мас.

Хром 25 Окись алюминия 70 Хлористый аммоний 5 перед применением просушивают при 120-140^оС в течение 2 ч с периодическим перемешиванием, а затем проводят хромирование в герметичных контейнерах при температуре 950-1100^оС в течение 4-8 ч. Недостатками известного способа подготовки смесей являются низкая насыщающая способность смесей и как следствие этого необходимость проведения процесса хромирования при высоких температурах 950-1100^оС и больших выдержках 4-8 ч.

Указанные недостатки отсутствуют при проведении процесса диффузионного хромирования из смесей [1] содержащих следующие компоненты, мас.

Хром 20-30 Отходы производства обога- щения оловянных руд, содер- жащих турмалин и кварц 66-78 Хлористый аммоний 2-4 Способ подготовки данной насыщающей смеси заключается в размалывании, просеивании отходов производства, содержащих турмалин и кварц, смешивании их с другими ингредиентами и совместном просушивании перед применением при температуре 120-140^оС. Недостаток данного способа подготовки насыщающей смеси, содержащей отходы производства обогащения оловянных руд, заключается в том, что образующийся в процессе диффузионного хромирования слой покрытия, при высокой твердости (19-20 ГПа) и толщине слоя 170-190 мкм, содержит значительное количество пор. Появление пористости приводит к снижению жаро- и термостойкости покрытия.

Признаки прототипа совпадают существенными признаками предлагаемого изобретения: размалывание и просеивание отходов производства, содержащих турмалин и кварц, смешивание их с хромом и хлористым аммонием и совместное просушивание при температуре 120-140^оС в течение 2 ч.

Причиной, препятствующей получению в прототипе требуемого технического результата, является то, что отходы производства обогащения оловянной руды представляют собой продукт переработки оловянной руды согласно "Технологической инструкции для Солнечной обогатительной фабрики Солнечного ГОКа". Химический состав указанного продукта содержит 39 элементов периодической системы. Минеральный состав продукта состоит в основном из турмалина (шерл), кварца (SiO₂); хлорита (Mg˙Fe, Al)₆/(SiAl)₄ ˙O₁₂/ (OH)_γ; галенита (Pb+Pb˙S); сфалерита (Zn, Fe, Mn, Cd) ˙S; пирита (FeS₂); халькоперита (Cu ˙FeS₂); гетита (Fe₂O₃ ˙H₂O); карбонатов (MgCo₃, CaCo₃); амфибол (Сa˙No₅ ˙(Si₄O₁₁)₂/˙ (OH)₂ и других минералов.

Все минералы находятся в тесном взаимосростании в форме тончайших иголочек и зерен. Их жесткое переплетение между собой не позволяет эффективно извлекать какой-либо полезный элемент (один из минералов) даже при достаточно тонком измельчении.

Применение отходов производства обогащения оловянных руд сложного минералогического состава содержащих серу, межкристаллитную воду и другие летучие компоненты, в качестве одного из ингредиентов насыщающих смесей при диффузионном хромировании в исходном минералогическом состоянии приводит к тому, что в закрытых (герметичных) контейнерах при температуре проведения хромирования (950-1250^оС) происходит разложение минералов с выделением газов: CO, CO₂, O₂, H₂ и пр. которые способствуют образованию открытых и закрытых пор в покрытии, что является причиной снижения жаро- и термостойкости покрытия.

Сущность изобретения заключается в следующем. Отходы производства обогащения оловянных руд, содержащих турмалин и кварц, после размалывания и просеивания дополнительно подвергаются прокаливанию в окислительной атмосфере при температуре 750-1200^оС.

Изобретение направлено на решение задачи снижения пористости диффузионных слоев, получаемых в процессе диффузионного хромирования, за счет изменения минералогического состава отходов производства обогащения оловянных руд, содержащих турмалин и кварц, путем прокалки отходов в окислительной атмосфере при температуре 750-1200^оС.

Предварительная прокалка отходов производства приводит к тому, что происходит разложение указанных минералов с образованием оксидов соответствующих металлов. Процесс газовыделения активно начинается при температуре 500-600^оС и заканчивается при 1200^оС. При температурах порядка 750-800^оС происходит полное удаление газов, которые являются наиболее вредными.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении жаро- и термостойкости покрытий за счет снижения их пористости.

Изобретение характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: размалывание и просеивание отходов производства обогащения оловянных руд, содержит турмалин и кварц, смешивание их с порошком хрома и хлористым аммонием, совместном просушивании перед применением при температуре 120-140^оС в течение 2 ч.

Отличительные признаки: прокаливание в окислительной атмосфере отходов производства обогащения оловянных руд, содержащих турмалин и кварц, при температуре 750-1200^оС после операции просеивания.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в том, что для снижения пористости диффузионных слоев из насыщающей смеси, содержащей отходы производства обогащения оловянных руд сложного минерального состава, имеющие в своем составе соединения серы, кальция и др. элементов, которые образуют легкоплавкие соединения в покрытии и проникают в основу, проводят предварительную прокалку отходов при температуре 750-1200^оС и тем самым производится окисление всех минералов до оксидов соответствующих металлов и удаление вредных примесей в виде газов.

Для проверки промышленного применения заявленного способа подготовки насыщенных смесей для диффузионного хромирования были подготовлены шесть смесей.

Первая смесь готовилась по известному способу, остальные предлагаемому. Различие заключалось в температуре прокалки отходов производства. Диффузионное хромирование проводили на изделиях из серого чугуна и стали 45 (форма изделий цилиндр диаметром 10 и длиной 10 мм).

Пористость полученных покрытий на изделиях исследовалась с помощью оптического микроскопа при 200-кратном увеличении путем просмотра нетравленой поверхности шлифа (ГОСТ 9391-80). Часть образцов подвергалась испытаниям на жаро- и термостойкость. Жаростойкость определяли при температуре 950^оС в течение 50 ч, термостойкость по циклу нагрев охлаждение в интервале температур 950-20^оС.

Технические результаты испытаний представлены в таблице.

Анализ результатов проведенных исследований показывает, что предлагаемый способ подготовки насыщающих смесей позволяет существенно снизить пористость покрытий, при этом возрастает жаро- и термостойкость. Оптимальными температурами прокалки смесей следует считать интервал 750-1200^оС. Ниже 750^оС процесс прокалки не дает значительного положительного эффекта, а выше температуры 1200^оС он становится экономически нецелесообразным, так как дальнейшего снижения пористости покрытия не наблюдается, но прокаливаемая смесь частично спекается и ее повторно приходится размалывать и просеивать.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ СМЕСЕЙ ДЛЯ ДИФФУЗИОННОГО ХРОМИРОВАНИЯ СОДЕРЖАЩИХ ОТХОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ОЛОВЯННЫХ РУД, включающий размалывание, просеивание отходов производства оловянных руд, смешивание их с порошками хрома и хлористого аммония, просушивание при 120 - 140^oС, отличающийся тем, что отходы производства обогащения оловянных руд после просеивания подвергают прокаливанию в окислительной атмосфере при 750 - 1200^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2