Склад для боронікелювання сталевих виробів

Склад для боронікелювання сталевих виробів, що містить аморфний бор окис алюмінію який відрізняється тим що він додатково містить нікель оксид хрому (III) алюміній фтористий натрій при наступному співвідношенні компонентів, мас % бор аморфний 13 15 нікель 8 12 фтористий натрій 3 5 оксид хрому (III) 14 16 алюміній 6 4 окис алюмінію решта Корисна модель відноситься до ХІМІКОтермічної обробки зокрема до технологи поверхневого зміцнення і може застосовуватися в машинобудуванні для підвищення експлуатаційних властивостей деталей машин Відома суміш для боронікелювання (Лоскутов В Ф Властивості легованих боридних покриттів на сталях /В Ф Лоскутов М М Бобіна //Металознавство та обробка металів -1995 -№1С 46-50} що містить (мас %) карбід бору 81 86 нікель 12 17 фторопласт-3 2 При використанні цієї суміші в поверхневому шарі утворюються фази FeB і ЯегВ леговані нікелем До недоліків відомого рішення треба віднести те, що процес має відносно велику тривалість 2 5 Згод а одержані покриття - недостатньо висо велику тривалість процесу (4-8год ) а також те що необхідні затрати на спеціальне отримання складового елементу шихти - монобориду нікелю В основу корисної моделі поставлено завдання створення такого складу шихти що дозволить одержати комплексні покриття на основі бору які мають високу твердість корозійну и абразивну стійкість а також скоротити час обробки виробів При цьому виключаються затрати на виготовлення монобориду нікелю Вирішення цього завдання досягається запропонуванням складу для боронікелювання сталевих виробів що вміщує аморфний бор окис алюмінію який відрізняється тим що він додатково містить нікель оксид хрому (III) алюміній фтористий натрій при такому співвідношенні компонентів мас кі показники ЗНОСОСТІЙКОСТІ Найбільш близьким за технічною сутністю до рішення що заявляється є відомий склад для борування виробів (ас №1633015 бывш СССР МКИ С23С8/68 Состав для борирования изделий/ Б С Кухарев С Е Ващев Ю Г Борисов С В Побережный А А Герасименко А С Шкурат опубл 7 03 1993 Бюл №9 с 100} який обрано за прототип і котрий складається (мас %) моноборид нікелю 20 40 окис алюмінію ' 45 72 аморфний бор 5 10 тетрафтороборат калію 3 5 До недоліків відомого рішення треба віднести бор аморфний 13 15 нікель 8 12 фтористий натрій З 5 оксид хрому (III) 14 16 алюміній 6 4 окис алюмінію решта Саме сукупність цих компонентів та їх співвідношення забезпечують досягнення нового технічного результату - скорочення технологічного часу обробки виробів і поліпшення при цьому показників фізико-механічних властивостей Співвідношення елементів складу обумовлює реалізацію механізмів взаємодії компонентів у режимі самопоширюваного високотемпературного синтезу (СВС) Пропонований склад шихти дозво t 4464 ляє розширити область застосування СВС - процесу, відрізняється підвищенням технологічної продуктивності та технічною ефективністю Отже, у технічному рішенні, що заявляється нові технічні ознаки при взаємодії з відомими дають новий технічний результат, що дозволяє вирішити поставлене завдання налипання часток шихти до поверхні виробів Присутність окису алюмінію (ТУ 6-09-426-75) забезпечує зниження температур до технологічно необхідних і переведения процесу в режим теплового самозапалювання Аналоги, що містять ознаки, які відрізняють рішення, яке заявляється, від відомого, не виявлені На підставі цього можна зробити висновок про те, що рішення, яке заявляється, задовольняє критерію „винахідницький рівень" Для експериментальної перевірки ди складу, який заявляється, були виготовлені зразки з вуглецевих сталей Підготовка шихти здійснювалась шляхом попереднього сушіння (при температурі 120°С протягом 1,5ч) необхідних реагентів фракцій 0,05-0,1 мм і наступного змішування (протягом 1,0ч) Співвідношення мас шихти і зразків з вуглецевих сталей приймається 1,0 1,5 Випробування складів проводили в реакторах відкритого типу при температурі (максимальній) СВС - процесу й ізотермічної витримки (протягом 0,5-1 5ч) 1000±50°С Структура отриманого покриття складається з фаз боридів заліза Fe і Fe2B, легованих Ni, а також фаз Ni2B і Fe45Ni05B6 Бор аморфний (ТУ 6-08-374-77) у КІЛЬКОСТІ 13 15% використовується як джерело активних атомів бору Вміст бору пояснюється достатністю бору для створення оптимальних температурних умов процесу і формування, разом із нікелем, захисного шару необхідної товщини і фазового складу Нікель (8-12%) - джерело активних атомів нікелю Вміст нікелю нижче заявленої межі приводить до утворення крихкого покриття Зі збільшенням вмісту його вище заявленої межі відбувається зниження насичувальної здатності складу що різко зменшує товщину шару покриття Фтористий натрій (ГОСТ 4463-76) служить газотранспортним носієм процесу Верхня і нижня межі введення до складу для боронікелювання в умовах СВС фтористого натрію (3-5 %) пояснюються його достатністю для забезпечення фторидного транспорту насичувальних елементів до поверхні виробів При використанні складів зі вмістом фтористого натрію менш заявленої межі формуються боронікельовані шари незначної товщини При збільшенні його вмісту вище заявленої межі, формуються захисні покриття що мають підвищену крихкість Присутність суміші порошків оксиду хрому (III) (ТУ 6-09-4272 - 76) і алюмінію А1 марки ПА-4 Випробування на ЗНОСОСТІЙКІСТЬ отриманих по крить проведені ВІДПОВІДНО до ГОСТ 23208-79 Також для порівняльних випробувань одержано покриття згідно з а с №1633015 (прототип) Порівняльні дані з обробки зразків зі сталі 45 подані в таблиці Результати досліджень вказують, що склад для боронікелювання сталевих виробів (умовні номери 1, 2, 3), у порівнянні з відомим (умовний номер 6) забезпечує отримання покрить з більш високим рівнем механічних властивостей Пропонований склад шихти дозволяє розширити область застосування процесу самопоширюваного високотемпературного синтезу, а також відрізняється підвищенням технологічної продуктивності у 1,25 рази та технічною ефективністю При цьому показники ЗНОСОСТІЙКОСТІ в 1, 4 рази перевищують показники аналогічних покрить, отриманих в ізотермічних умовах (ГОСТ 6058 - 73) (у КІЛЬКОСТІ 14-16% 6-4%, ВІДПО ВІДНО) сприяє швидкому саморозігріву шихти завдяки теплоті екзотермічної реакції взаємодії Зменшення вмісту суміші порошків оксиду хрому (НІ) і алюмінію нижче заявленої межі не забезпечує достатнього зростання швидкості підвищення температури і підйому и до технологічно необхідних температур Збільшення вмісту екзотермічної складової шихти понад заявленого приводить до зростання температур вище технологічно необхідних Це може привести до шдплавлення зразків і Таблиця - Результати порівняльних дослщжень Номер експерименту Бор аморфний Нікал ь Оксид хрому (III) S 10 20 14 15 16 17 13 1 13 2 15 3 4 12 14 16 10 5 бПрототип 12 5 АЛЮМІНІЙ Вміст елементів, % Товщина Мікротвердість, Інтенсивність зношування Фтористий Окис Моноборид Тетрафтороборат покриття, ГПа кг/м натрій калію мкм алюмінію нікелю 6 3 5 5 4 3 4 7 2 8 • 56 50 52 59 36 45 40 5 110-140 120-150 100-130 50-80 10-30 120 12-15 13-16 12-15 8-10 5-7 13 2 Виходячи з вищевикладеного можна зробити висновок, що пропоноване технічне рішення задовольняє критерію „промислова застосовність" Комп ютерна верстка Н Лисенко Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького 45, м Київ, МСП, 03680 Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 42, 01601 7,9x10-° 7,3x10-" 8 5x10-" 13,6x10-° 14,5x10-"