Спосіб дифузійного хромотитанування

Реферат: Винахід належить до металургії та машинобудування і стосується способу хіміко-термічної обробки деталей та подальшого хромотитування для одержання зміцненого покриття. Спосіб включає нанесення на поверхню хімічного покриття з водного розчину, що містить, г/л: нітрат кобальту 15-20, нітрат нікелю, 25-35, оцтовокислий натрій 90-110, гіпофосфіт калію 20-30, аміак 50-70 мл, вода - решта. Хімічне покриття наносять при температурі 90-95 °C протягом 60 хвилин, після чого проводять семигодинне дифузійне хромотитанування в порошковій суміші зі співвідношенням ферохрому до феротитану 2:1 при 1050-1150 °C. При досягненні температури 800 °C додатково проводять ізотермічну витримку протягом 60 хвилин. В результаті формується композитний зміцнений шар товщиною 220 мкм та мікротвердістю 19 ГПа, що дає можливість підвищити зносостійкість та ресурс роботи деталей. UA 113036 C2 (12) UA 113036 C2 UA 113036 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Спосіб стосується дифузійного хромотитанування, а точніше способів хіміко-термічної обробки для підвищення експлуатаційних характеристик виробів, і може бути використаний в машинобудівній, металургійній та приладобудівній промисловості для поверхневого зміцнення деталей машин та інструменту. Відомий спосіб зміцнення поверхонь стальних деталей [1] оснований на комбінованому покритті: попереднього Ni-Co-P хімічного покриття певної рецептури та наступному дифузійному хромуванні - комплексного зміцнювальній обробці. У результаті такої комбінованої зміцнювальної обробки за прийнятими режимами для всіх зразків реалізувався ефект рідкометалевої фази внаслідок поступового розплавлення хімічного покриття. Наявність рідкої фази корінним чином прискорює дифузійні процеси, тобто насичення хромом. У результаті комплексної зміцнювальної обробки було отримано дифузійні шари наступної будови: зовнішня композитна зона товщиною 60-70 мкм, яка складається із карбідів (Сr7С3) та твердого розчину хрому в α-залізі; гомогенної зони (твердий розчин хрому в α-залізі) товщиною 20 мкм; евтектоїдної зони (30 мкм); зневуглецьованої зони (180-190 мкм), яка поступово переходить у серцевину. Недоліком даного покриття є невелика товщина композитної зони та невисока мікротвердість. В основу винаходу поставлена задача створення способу дифузійного хромотитанування, у якому за рахунок удосконалення рецептури попереднього хімічного покриття, зміни виду хімікотермічної обробки з дифузійного хромування на дифузійне хромотитанування та введення додаткової ізотермічної витримки при дифузійному хромотитануванні, забезпечити збільшення товщини зовнішньої композитної зони та збільшення її мікротвердості. Поставлена задача вирішується тим, що у способі дифузійного хромотитанування, складається з нанесення на поверхню хімічного покриття з водного розчину, який містить гіпофосфіт, аміак, солі натрію, нікелю та кобальту, воду, згідно з винаходом розчин містить як сіль кобальту - нітрат кобальту, як сіль нікелю - нітрат нікелю, як сіль натрію - оцтовокислий натрій, а як гіпофосфіт - гіпофосфіт калію, при складі розчину, г/л: нітрат кобальту 15-20, нітрат нікелю 25-35, оцтовокислий натрій 90-110, гіпофосфіт калію 20-30, аміак 50-70 мл, вода - решта, а хімічне покриття здійснюється при температурі 90-95 °C протягом 60 хвилин, після чого проводять семигодинне дифузійне хромотитанування в порошковій суміші зі співвідношенням ферохрому до феротитану 2:1 при 1050-1150 °C, під час якого додатково при досягненні температури 800 °C проводиться ізотермічна витримка протягом 60 хвилин. Завдяки реалізації таких режимів отримуємо дифузійні шари із зовнішньою зміцненою зоною мікротвердістю 19ГПа та товщиною 220 мкм з розвинутою колонією карбідів. Зміцнення зразка зі сталі 45 (таблиця) здійснюється в два етапи. Спочатку наноситься хімічне покриття шляхом хімічного осадження у водному розчині, що містить, г/л: нітрат кобальту 18, нітрат нікелю 30, оцтовокислий натрій 100, гіпофосфіт калію 25, аміак 60 мл. Час осадження сплаву при 90-95 °C-60 хв. Після цього деталі поміщаються у реторту з порошковою сумішшю для дифузійного хромотитанування, в мас. %: ферохром - 40; феротитан - 20; оксид алюмінію - 33; хлористий амоній - 7. Реторту поміщають у піч і здійснюють одночасне дифузійне насичення хромом та титаном. Під час нагрівання реторти при досягненні температури 800 °C проводять годинну ізотермічну витримку, після чого її нагрівають до робочої температури 1 100 °C і насичення ведуть протягом 7 год. Джерело інформації: 1. АС 1731870 С23С 10/02, Бюл. № 17, 07.05.92. Способ получения дифузионно хромированного покрытия на железоуглеродистых сплавах. О.П. Стецькив, А.В. Манько, Р.С. Арабский. 50 1 UA 113036 C2 Таблиця № п/ п 1 Дифузійне насичення 2 3 Ферохром (мас. %) 1 40 Феротитан (мас. %) 20 Товщина Інтегральна Температура Час дифузміцненог мікротвердіст дифузійного зійного Хімічне осадження о шару, ь зміцненого насичення, ° насичення мкм шару, ГПа C , год. 4 5 6 7 8 9 Нітрат кобальту 18 Co(NO3)2 (г/л) Нітрат нікелю 30 Ni(NO3)2 (г/л) Оцтовокислий натрій Na2C4H4O4 100 (г/л) 220 19 1100 7 Гіпофосфіт калію 30 К2Н2РО2 (г/л) Оксид алюмінію 33 (мас. %) Хлористий 7 Аміак NH4OH (мл) амоній (мас. %) реш та Вода (мл) Нітрат кобальту Co(NO3)2 (г/л) Ферохром Нітрат нікелю 40 (мас. %) Ni(NO3)2 (г/л) Оцтовокислий Феротитан 20 натрій Na2C4H4O4 (мас. %) (г/л) 2 Оксид алюмінію Гіпофосфіт калію (мас. %) К2Н2РО2 (г/л) Хлористий 7 Аміак NH4OH (мл) амоній (мас. %) 20 35 110 210 18 1150 7 180 17 1050 7 30 70 реш та Вода (мл) Нітрат кобальту Co(NO3)2 (г/л) Ферохром Нітрат нікелю 40 (мас. %) Ni(NO3)2 (г/л) Оцтовокислий Феротитан 20 натрій Na2C4H4O4 (мас. %) (г/л) 3 Оксид алюмінію Гіпофосфіт калію 33 (мас. %) К2Н2РО2 (г/л) Хлористий 7 Аміак NH4OH (мл) амоній (мас. %) Вода (мл) 60 15 25 90 20 50 реш та ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Спосіб дифузійного хромотитанування, який складається з нанесення на поверхню хімічного покриття з водного розчину, який містить гіпофосфіт, аміак, солі натрію, нікелю та кобальту, воду, який відрізняється тим, що розчин містить як сіль кобальту - нітрат кобальту, як сіль нікелю - нітрат нікелю, як сіль натрію - оцтовокислий натрій, а як гіпофосфіт - гіпофосфіт калію, при наступному складі водного розчину, г/л: нітрат кобальту 15-20 нітрат нікелю 25-35 оцтовокислий натрій 90-110 гіпофосфіт калію 20-30 2 UA 113036 C2 аміак 50-70 мл вода решта, хімічне покриття здійснюють при температурі 90-95 °C протягом 60 хвилин, після чого проводять семигодинне дифузійне хромотитанування в порошковій суміші зі співвідношенням ферохрому до феротитану 2:1 при 1050-1150 °C, під час якого додатково при досягненні температури 800 °C проводять ізотермічну витримку протягом 60 хвилин. 5 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 3