Порошкова суміш для дифузійного хромування

Реферат: Порошкова суміш для дифузійного хромування містить хром (ферохром) і інертну добавку в співвідношенні 1:1. При цьому хром (ферохром) представлений частками двох фракцій: малої і великої. UA 82656 U (54) ПОРОШКОВА СУМІШ ДЛЯ ДИФУЗІЙНОГО ХРОМУВАННЯ UA 82656 U UA 82656 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до хіміко-термічної обробки сталей і сплавів і може бути використана в термічних цехах металообробних підприємств для хромування виробів у герметичних контейнерах контактним способом. Відома порошкова суміш для дифузійного хромування, що містить інертну добавку й порошок хрому з розмірами часток 5-10 мкм (Пат. РФ № 2221898. Кл. С23С 10/10. Опубл. 20.01.2004). Загальними ознаками аналога та корисної моделі, що заявляється, є наявність інертної добавки й порошку хрому із частками певного розміру. Недоліком даної суміші є висока спікливість у процесі обробки. Частки малого розміру схильні до агломерації й приварюванню до поверхні виробу. Це приводить до зниження якості поверхні деталі й ускладнює її добування з контейнера. Також відома порошкова суміш для хромування, що містить порошок хрому (ферохрому) та інертну добавку в співвідношенні 1:1. Причому розмір порошку хрому (ферохрому) становить 15 мм. (Дубинин Г.Н. Диффузионное хромирование сплавов. - М.: Машиностроение, 1964. - С. 79). Ця суміш за своєю технічною суттю є найбільш близькою до заявленої й тому приймається як найближчий аналог. Загальними ознаками найближчого аналога і корисної моделі, що заявляється, є наявність у суміші інертної добавки й порошку хрому (ферохрому) певної крупності. Недоліком найближчого аналога є залежність результатів хромування від крупності часток порошку. Зі зменшенням розміру часток хрому (ферохрому), тобто з ростом площі поверхні часток, зростає концентрація пари хрому (або його галогенідів, у випадку використання активатора) і ріст хромованого шару відбувається більш інтенсивно. Однак при цьому підсилюється спікливість порошкової суміші. Для зниження спікливості в суміш вводять інертні добавки у вигляді порошків оксиду алюмінію, кварцового піску, глинозему й т.п. Збільшення частки інертної добавки приводить до "розведення" суміші й зниженню її хімічної активності. Зі збільшенням розміру часток хрому або ферохрому спікливість знижується, однак зменшується швидкість хромування, що пов'язане зі зниженням активності суміші внаслідок зменшення сумарної площі поверхні часток. Додатковим недоліком є неоднорідність шару по поверхні виробу. Товщина шару в місці контакту із часткою хрому (ферохрому) і на вільній поверхні різниться. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити порошкову суміш для хромування шляхом зміни її гранулометричного складу для зниження схильності суміші до спікливості при збереженні високої хімічної активності. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в порошковій суміші для дифузійного хромування, що містить хром (ферохром) і інертну добавку, взяті в співвідношенні 1:1, згідно з корисною моделлю, хром (ферохром) представлений частками двох фракцій: малої з розмірами менш 1 мм і великої з розмірами 3-6 мм, причому маса часток великої фракції визначається за співвідношенням: (1) M3   3M1 * e D3  , де M1 , M3  - маса часток хрому (ферохрому) розміром менше 1 і більше 3 мм, відповідно; D3  - діаметр часток із крупністю більш 3 мм, мм. Основну частку хрому (ферохрому) становлять дрібні частки з розміром менше 1 мм. Внаслідок розвинутої поверхні вони є основними постачальниками пари хрому в робочий простір контейнера. Великі частки хрому (ферохрому) з розміром більше 3 мм вводяться в суміш для запобігання спікливості часток між собою і їх приварювання до поверхні виробу. Зі збільшенням розміру зростає протяжність поля напруг, яке створюється навколо частки за рахунок різниці в коефіцієнтах термічного розширення частки й іншої суміші. Зміна розмірів великої частки внаслідок термічного розширення більше, ніж у маси дрібних часток однакового сумарного обсягу. При охолодженні після витримки, необхідної для дифузії, термічні напруги, що виникають, розпушують спечену суміш і запобігають агломерації часток порошку. Ефективність описаного впливу великих часток залежить від їхнього розміру. Чим крупніші частки, тим на більшій відстані діють напруги. Тому, з укрупненням часток хрому (ферохрому) їх частка в суміші може бути зменшена. Так, відповідно до формули (1), при розмірі великих часток 3 мм їх частка в суміші із дрібним хромом (ферохромом) повинна становити 15 %, а часток розміром 4 мм - 6%. При використанні в суміші часток хрому (ферохрому) з розміром менше 3 мм їх вплив на запобігання спікливості буде недостатнім і суміш буде схильна до агломерації. 1 UA 82656 U 5 10 Використання часток хрому (ферохрому) розміром більше 6 мм недоцільно, оскільки це може привести до "плямистості" дифузійного шару. Приклад. Дифузійному хромуванню піддавали пластинчасті зразки зі сталі 08 кп. Суміш для хромування складалася з наступних компонентів, % мас.: ферохром 50 інертна добавка (оксид алюмінію) решта. Перед змішуванням проводили дроблення й відсівання ферохрому марки FeCr70 C03. Відсівали частки з наступними розмірами: менш 1 мм, 1, 3, 4 та 6 мм. Після зважування часток розміром менш 1 мм по формулі (1) визначали масу часток розміром 3-6 мм. Потім зважували розрахункову кількість інертної добавки. Підготовлену суміш і зразки упаковували в сталевий герметичний циліндричний контейнер. Обробку виконували в електричній трубчастій печі при температурі 1100-1120 °C протягом 5 годин. Після охолодження суміш і зразки витягали з контейнера. По легкості добування зразків оцінювали ступінь спікання суміші. Візуально оцінювали макроструктуру поверхні зразків. Шорсткість зразків (Ra) визначали за допомогою профілометра моделі 296 за ГОСТ 2789-83. Товщину дифузійного шару вимірювали металографічним методом на поперечних шліфах. Результати наведені в таблиці. 15 Таблиця Характеристики зразків після дифузійного хромування Гранулометричний склад ферохрому, % мас. 3 мм - 15; менш 1 мм - 87 4 мм - 6; менш 1 мм - 94 6 мм - 1; менш 1 мм - 99 За найближчим аналогом 1 мм - 100 За найближчим аналогом 5 мм - 100 Ступінь спікання суміші Ra, мкм Товщина дифузійного шару, мкм Суміш не спікається 4,5 42 5,8 49 5 60 Висока спікливість 12 55 Суміш не спікається 25 30 Незначна спікливість Незначна спікливість Як видно з таблиці, найбільше зниження товщини дифузійного шару при використанні порошкової суміші, що заявляється, не перевищує 25 % при практично повному з усуненні спікливості суміші й значному зниженні шорсткості поверхні. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Порошкова суміш для дифузійного хромування, що містить хром (ферохром) і інертну добавку в співвідношенні 1:1, яка відрізняється тим, що хром (ферохром) представлений частками двох фракцій: малої, з розмірами менш 1 мм, і великої, з розмірами 3-6 мм, причому маса часток великої фракції визначається за співвідношенням: M3   3M1 * e D 3 , де M1 , M3 - маса часток хрому (ферохрому) розміром менш 1 і більш 3 мм, відповідно; D3 - діаметр часток із крупністю більш 3 мм, мм. 30 Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2