Насыщение металлами

Металлами можно насыщать стали и чугуны, алюминиевые и медные сплавы, сплавы на основе титана и никеля, молибден и вольфрам, а также многие другие металлические или керамические материалы.

К настоящему времени созданы следующие технологически различающиеся группы процессов, способных обеспечить создание диффузионных покрытий металлами:

покрытия в порошковых твердых смесях;

диффузионное насыщение из газовой фазы циркуляционным методом;

покрытия погружением в металлические расплавы;

покрытия методом диффузионного отжига изделий с ранее нанесенной различными методами тонкой пленкой насыщающего вещества;

диффузионное удаление из поверхности одного из компонентов сплава путем нагрева его в вакууме либо иной контролируемой среде.

Наибольшее распространение имеют методы насыщения в порошковых твердых смесях. Для их проведения насыщаемые изделия упаковывают в порошковые смеси в герметичных стальных ящиках аналогично цементации.

В состав порошковых смесей должны входить три составные части:

активное металлическое вещество покрытия в виде порошка, например, при хромировании стали может использоваться порошок металлического хрома или феррохром;

нейтральный порошок, предотвращающий спекание смеси, например, обожженная глина (окись алюминия);

галогенид аммония (чаще всего хлористый аммоний), разлразлагающийся при температуре насыщения с выделением большого количества образующихся газов, в том числе газообразного хлора, который взаимодействуюет с насыщающим порошковым металлом, образуя химически активное легко разлагающееся вещество.

Образующиеся таким образом хлориды насыщающего металла переносятся в газовой среде к поверхности насыщаемых изделий, где они разлагаются как на катализаторе, в результате чего высвобождающийся атом металла адсорбируется поверхностью детали, а оставшийся хлор продолжает двигаться в газообразной среде ящика, участвуя в новых актах взаимодействия с новыми атомами насыщающего металла порошковой среды. В качестве примеров насыщения металлами рассмотрим процессы алитирования, силицирования и диффузионного хромирования.

Алитирование применяется с целью повышения стойкости к атмосферной коррозии, особенно при повышенных температурах, и, следовательно, для повышения жаростойкости и окалиностойкости стали, меди и медных сплавов. Для алитирования стали используют порошкообразный ферроалюминий - 49%, окись алюминия - 49% и хлористый аммоний - 2%. Процесс ведут при температуре 900 – 1000 °С в течение 4 – 16 ч с медленным охлаждением (с печью). Образующийся слой глубиной от 0,15 до 0,50 мм -это твердый раствор алюминия в железе, содержание которого может достигать 50%.

Силицирование - процесс насыщения поверхности стали кремнием. Силицирование применяется с целью повышения кислотостойкости поверхности, например, стальных емкостей для перевозки концентрированных кислот, за исключением плавиковой. В состав порошковой твердой среды вводят 60% ферросилиция, 39% глинозема (окиси алюминия) и 1% хлористого аммония.

Температура 950 -1000 °С, выдержка от 2 до 10 ч. Глубина формирующегося слоя от 0,3 до 1 мм. Слой содержит не травящийся кремниевый феррит (твердый раствор кремния в железе с содержанием кремния до 14%). В таком состоянии силицированный слой очень хрупкий, хотя и обладает высокой устойчивостью к коррозии в морской воде, а также стоек в азотной, серной и соляной кислотах. При невысокой твердости, этот слой неплохо сопротивляется истиранию, особенно после проварки деталей в масле при температуре 170 - 200 °С.

Диффузионное хромирование ведут для повышения поверхностной твердости, износостойкости деталей из стали и чугуна при одновременном увеличении коррозионной стойкости и кислотостойкости поверхности. Для хромирования используют металлический порошок хрома или феррохрома в количестве 50% от состава смеси, 47% окиси алюминия и 3% хлористого аммония. Температура 1050 – 1150 °С с выдержкой 12 – 15 ч. Глубина слоя от 0,02 до 0,12 мм представляет собой сложные карбиды хрома, на образование которых расходуется углерод, входящий в состав насыщаемой стали или чугуна.

Твердость карбидного слоя выше 13000 МПа, что обеспечивает высокую износостойкость поверхности детали.

Date: 2015-07-11; view: 550; Нарушение авторских прав