СПОСОБ ТЕРМОДИФФУЗИОННОГО ЦИНКОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к способам создания на поверхностях стальных деталей и изделий защитных покрытий, обладающих высокой коррозионной стойкостью в условиях атмосферы, а также в сероводородсодержащих и водных средах. Может быть использовано в процессах химико-термической обработки, в частности, при термодиффузионном цинковании стальных деталей в машиностроительной, металлургической, химической и других отраслях промышленности для повышения ресурса деталей и узлов основного и вспомогательного оборудования.

Известен состав для получения диффузионного цинкового покрытия указанных поверхностей, содержащий металлический порошок и инертный наполнитель при следующем соотношении компонентов, мас.%: металлический порошок 75, инертный наполнитель 25 (Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник // Под ред. Л.С.Ляховича. - М.: Металлургия, 1981, с.160-169). В качестве металлического порошка может быть использован цинк, а в качестве инертного наполнителя - оксид кремния, оксид алюминия и т.д.

Недостатком данного состава является низкая насыщающая способность и необходимость дополнительной обработки цинкового покрытия пассиваторами во избежание появления в процессе хранения и эксплуатации «белой ржавчины».

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является состав, включающий цинковый порошок 25-75%, в качестве активатора - хлористый аммоний или хлористый цинк в количестве 1-2% от веса цинкового порошка и остальное - инертный наполнитель. (Цинкование. Справочник // Под ред. Е.В. Проскуркина. - М.: Металлургия, 1988, с.404).

Недостатком данного состава является то, что при повышении насыщающей способности состава значительно увеличивается окисляемость цинка, что сокращает период использования составов, делает их более жаростойкими и требующими применения более высоких температур обработки. Недостатком данного состава является его низкая насыщающая способность. Например, для получения диффузионного цинкового покрытия толщиной 110 мкм на низкоуглеродистой стали необходимое время изотермической выдержки при температуре 500°C составляет 2 часа.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в устранении указанных недостатков, а именно в замене активатора на тетрохлорметан. При нагреве это соединение разлагается углерод и хлор. Углерод в дальнейшем вступает в реакцию с кислородом атмосферы и восстанавливает оксиды на поверхности деталей. Атомы свободного хлора реагируют с цинком, образуя летучие хлориды цинка, которые затем вступают в обменные реакции, в результате которых цинк из летучих соединений переходит в покрытия на поверхности деталей. За счет этого появляется возможность получения покрытий заданной толщины на всех поверхностях деталей, упрощается технологический процесс и время обработки изделий.

Технический результат обеспечивается способом термодиффузионного цинкования стальных изделий, который включает подготовку состава для термодиффузионного цинкования, содержащего порошок цинка, инертный наполнитель и активатор, и обработку в упомянутом составе стальных изделий путем нагрева при температуре 420^оС. Подготовку состава для термодиффузионного цинкования осуществляют путем добавления в состав, содержащий 25-75 вес.% порошка цинка и 75-25% инертного наполнителя, в качестве активатора - 0,5-0,8% тетрахлорметана от весового содержания порошка цинка, а нагрев при обработке стальных изделий в упомянутом составе проводят в течение 90 минут.

Пример конкретного применения.

Для экспериментальной проверки заявляемого состава для диффузионного оцинкования были подготовлены два состава, содержащие 50% цинка и 50% инертного наполнителя с различными активаторами. В одном варианте (прототип) в качестве активатора использовался хлористый аммоний в количестве 2% от веса цинкового порошка, а во втором варианте в качестве активатора использовался тетрохлорметан в количестве 0,5% от веса цинка. Диффузионное оцинкование обоих вариантов проводилось при температуре 420°C в течение 90 минут, в качестве образцов использовались полосы из стали 3 размером 5×25×100 мм. Толщина покрытий после обработки в составе, выбранном в качестве прототипа, составила 35-40 мкм, а толщина покрытий на образцах, оцинкованных в заявляемом составе, достигала 42-47 мкм.

Образцы с покрытиями подвергались испытаниям на коррозионную стойкость в соляном тумане в течение 240 часов по времени до уменьшения массы на допустимую (заданную) величину (ГОСТ 9.908-85. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости), в результате которых коррозионная стойкость образцов, оцинкованных по заявляемому варианту, на 7-10% выше прототипа. Измерения потенциала по отношению к хлорсеребрянному электроду(ХСЭ) показали, что предлагаемый вариант на 18% повышает электроотрицательность цинкового покрытия. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о более высоких защитных свойствах заявляемого варианта.