Способ нанесения антикоррозионного интерметаллидного покрытия методом термодиффузионного цинкования

Изобретение относится к химико-термической обработке металлических изделий, в частности к диффузионному цинкованию, и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной, авиационной и других отраслях промышленности. Способ нанесения цинкового покрытия на металлические изделия термодиффузионным цинкованием включает загрузку обрабатываемых изделий в герметичный контейнер, загрузку в контейнер насыщающей цинксодержащей смеси, заполнение полости контейнера инертным газом и нагрев. В качестве насыщающей цинксодержащей смеси в контейнер загружают двухкомпонентную цинковую смесь. Первый компонент, в виде порошка цинка игольчатый формы размером 3-5 мкм, загружают непосредственно в контейнер, а второй компонент, в виде порошка цинка шаровой формы размером 20-25 мкм, загружают в капсулу с разрушающимися при температуре 400±20 ^оС стенками, помещаемую в контейнер одновременно с обрабатываемыми изделиями. Процесс цинкования проводят в два этапа, сначала при нагреве до температуры 350-380 ^оС с обеспечением формирования внутреннего слоя цинка, а затем после нагрева до температуры разрушения материала капсулы 400±20 ^оС и освобождения упомянутого порошка цинка шаровой формы, обеспечивающего образование внешнего слоя покрытия. Обеспечивается увеличение срока службы изделия за счет исключения его коррозии и повышение производительности печи, в которой проводят диффузионное цинкование, а также сокращение расхода цинка в расчете на единицу поверхности обрабатываемой детали.

 

Изобретение относится к химико-термической обработке металлических изделий, в частности к диффузионному цинкованию, и может быть использовано в машиностроительной, приборостроительной, авиационной и других отраслях промышленности.

В настоящее время известны различные способы диффузионного цинкования.

Из патента RU №2386723 известен способ диффузионного цинкования, включающий подготовку поверхности детали, загрузку деталей в рабочую камеру вместе с порошкообразными компонентами, содержащими порошкообразный цинк, ваккумирование рабочей камеры и закачку инертного газа, нагрев рабочей камеры до рабочей температуры 350-450 С, что обеспечивает образование пленки заданной толщины.

В патенте RU 2180018 описан способ изготовления порошковой смеси для термодиффузионного цинкования, состоящий из цинковой смеси, включающей фракции игольчатой формы и шаровой формы, размером менее 63 мкм.

Термодиффузионное цинкование проводят в присутствии хлорида цинка (в заявленном изобретении - флюс), технологического инертного газа и активирующего вещества. Температура процесса при этом, составляет 300-450°С.

Известно цинкование, при котором также как и в заявленном способе, используют разрушаемую капсулу US 20180016482 A1, US 20090266454 A1.

Наиболее близким аналогом является патент RU 2500833, в котором описано изобретение, которое относится к химико-термической обработке металлических изделий, в частности к диффузионному цинкованию. Обрабатываемые детали размещают в контейнере регулярным образом в оснастке с опорными поверхностями, фиксирующей их и препятствующей их непосредственному контакту между собой и перемещению относительно друг друга при движении контейнера таким образом, что минимальное расстояние между обрабатываемыми поверхностями деталей составляет 3-5 мм. В процессе цинкования обрабатываемые детали могут совершать перемещения относительно опорных поверхностей оснастки в контейнере не более чем на 5-10 мм. Насыщающая смесь содержит кристаллы цинка чистотой 0,97-0,99% игловидной формы. Насыщающая смесь имеет гранулометрический состав в интервале 3-7 мкм, а ее масса составляет 1-4% от массы обрабатываемых деталей или 130-140% от массы требуемого покрытия на поверхности обрабатываемых деталей.

Технический результат изобретения заключается в увеличении срока службы изделия за счет исключения его коррозии и повышении производительности печи, в которой ведется диффузионное цинкование, а также в сокращении расхода цинка в расчете на единицу поверхности обрабатываемой детали.

Заявленный технический результат достигается за счет осуществления способа нанесения цинкового покрытия на металлические изделия термодиффузионным цинкованием, включающего загрузку обрабатываемых деталей в герметичный контейнер, загрузку в контейнер насыщающей цинкосодержащей смеси, заполнение полости контейнера инертным газом и нагрев. Согласно патентуемому решению, в качестве насыщающей цинкосодержащей смеси загружают двухкомпонентную цинковую смесь, при этом первый компонент в виде порошка цинка игольчатой формы размером 3-5 мкм загружают непосредственно в контейнер, а второй компонент в виде порошка цинка шаровой формы размером 20-25 мкм загружают в капсулу с разрушающимися при температуре 400±20°С стенками, помещаемую в контейнер одновременно с обрабатываемыми изделиями, причем количество первого компонента составляет 80% теоретического значения массы требуемой для покрытия поверхности обрабатываемых деталей внутренним слоем и 60% для покрытия внешним слоем, после чего в контейнер загружают флюс, подают инертный технологический газ и активирующее вещество, интенсифицирующее процесс адгезии, при этом процесс цинкования проводят в два этапа, сначала при нагреве до температуры 350-380°С с обеспечением формования внутреннего слоя цинка за счет адгезии цинка игольчатой формы к поверхности обрабатываемой детали, а затем после нагрева до температуры разрушения материала капсулы 400±20°С и освобождения упомянутого порошка цинка шаровой формы, обеспечивающего образование внешнего слоя покрытия.

Способ нанесения цинкового покрытия на металлические изделия термодиффузионным цинкованием осуществляют следующим образом:

- загружают обрабатываемые детали в герметичный контейнер на опорные поверхности, препятствующие их непосредственному контакту и обеспечивающие минимальное расстояние между деталями 3-5 мкм при обеспечении возможности перемещения относительно опорных поверхностей не более чем на 5-10 мм,

- одновременно загружают в этот же контейнер двухкомпонентную смесь, первый компонент которой представляет собой порошок цинка 0,97-0,99% чистоты игольчатой формы и размером кристаллов 3-7 мкм (предпочтительно 3-5 мкм) и второй компонент представляет порошок цинка шаровой формы размером 20-25 мкм, который загружают в капсулу с разрушающимися при температуре 400±20°С стенками. При этом количество первого компонента составляет 80% теоретического значения массы требуемой для покрытия поверхности обрабатываемых деталей и 60% для покрытия внешним слоем, - затем в контейнер загружают флюс, подают инертный технологический газ и активирующее вещество, интенсифицирующее процесс адгезии.

Процесс цинкования проводят в два этапа, сначала при нагреве до температуры до 350-380°С с обеспечением формирования внутреннего слоя цинка за счет адгезии цинка игольчатой формы к поверхности обрабатываемой детали, а затем после нагрева до температуры разрушения материала капсулы 400±20°С и освобождения цинка шаровой формы, обеспечивающего образование внешнего слоя покрытия.

Таким образом, особенностями заявленного изобретения является использование двухкомпонентной смеси, где только один из компонентов заключен в капсулу и шаровидные частицы цинка, составляющие второй компонент смеси, наносятся на внутренний слой, образованный игловидными частицами цинка.

Способ нанесения цинкового покрытия на металлические изделия термодиффузионным цинкованием, включающий загрузку обрабатываемых деталей в герметичный контейнер, загрузку в контейнер насыщающей цинкосодержащей смеси, заполнение полости контейнера инертным газом и нагрев, отличающийся тем, что в качестве насыщающей цинкосодержащей смеси загружают двухкомпонентную цинковую смесь, при этом первый компонент в виде порошка цинка игольчатой формы размером 3-5 мкм загружают непосредственно в контейнер, а второй компонент в виде порошка цинка шаровой формы размером 20-25 мкм загружают в капсулу с разрушающимися при температуре 400±20°С стенками, помещаемую в контейнер одновременно с обрабатываемыми изделиями, причем количество первого компонента составляет 80% теоретического значения массы, требуемой для покрытия поверхности обрабатываемых деталей внутренним слоем, и 60% для покрытия внешним слоем, после чего в контейнер загружают флюс, подают инертный технологический газ и активирующее вещество, интенсифицирующее процесс адгезии, при этом процесс цинкования проводят в два этапа, сначала при нагреве до температуры 350-380°С с обеспечением формования внутреннего слоя цинка за счет адгезии цинка игольчатой формы к поверхности обрабатываемой детали, а затем после нагрева до температуры разрушения материала капсулы 400±20°С и освобождения упомянутого порошка цинка шаровой формы, обеспечивающего образование внешнего слоя покрытия.