Металлизация

 

технолог литейного производства

   Диффузионная металлизация – это процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев  стали различными металлами.  Она может осуществляться  в твердых, жидких и газообразных средах.

При диффузионной металлизации в твердых  средах  применяют порошкообразные смеси, состоящие  обычно  из ферросплавов с добавлением  хлористого аммония (NH4CL) в количестве 0,5-5%.

Жидкая диффузионная металлизация  осуществляется погружением детали в расплавленный металл (например, цинк, алюминий).

При газовом способе насыщения применяют летучие  хлористые соединения металлов (AlCl3. CrCl2. SiCl4 и т.д.), образующиеся  при взаимодействии хлора  с металлами при высоких  температурах.

Хлориды диссоциируют на поверхности железа  и выделяющийся в атомарном состоянии металл  диффундирует в железо.

Диффузия металлов в железе идет значительно  медленнее, чем углерода и азота, потому что углерод  и азот  образует с железом твердые  растворы внедрения, а  металлы – твердые растворы замещения. Это приводит  к тому,  что диффузионные слои при металлизации получаются в десятки раз более тонкими.

Поверхностное насыщение стали металлами проводится  при температурах 900-1200ᴼ С.

   Алитирование

   Алитированием  называется процесс насыщения поверхности стали алюминием. В результате  алитирования сталь приобретает  высокую окалиностойкость (до 850-900ᴼ С)  и коррозионную стойкость в атмосфере и в ряде сред. При алитировании в порошкообразных смесях  чистые детали вместе со смесью  упаковывают в железный ящик.  В рабочую смесь входят: порошковый алюминий (25-50%) или ферроалюминий (50-756%),  окись  алюминия (25-50%) и хлористый алюминий (1,0%). Процесс осуществляется при температуре 900-1000ᴼ С в течение 3-12 ч.

алитирование

Изображение взято из открытого источника Яндекс.видео

   Реже применяют алитирование в ваннах с расплавленным алюминием. Алитируемые детали погружают  в расплавленный  алюминий (92-94% Al  и 6-8% Fe). Железо добавляют для того, чтобы предотвратить  растворение обрабатываемых деталей в  алюминии.  Процесс проводят при температурах 700-800ᴼ С в течение 45- 90 мин.

Алитирование в расплавленном алюминии отличается от алитирования в порошкообразных смесях простотой метода, быстротой и более низкими  температурами.

Основной недостаток процесса – налипание  алюминия на поверхность деталей.

Иногда применяют металлизацию поверхности стали алюминием (напыление слоя алюминия на  обрабатываемую поверхность) с последующим  диффузионным  отжигом при температуре 900-1000ᴼ С в течение 1-3 ч.

Для предохранения алюминия от окисления во время  диффузионного отжига изделие покрывают обмазкой,  состоящей из серебристого графита (48%),  кварцевого песка (30%), глины (20%),  хлористого алюминия (2%) и 20-25% от массы первых четырех составляющих – жидкого стекла.

Алитирование стали металлизацией с последующим  диффузионным отжигом в несколько раз  дешевле, чем в порошках.

Алитированный слой  представляет собой твердый  раствор алюминия в α – железе, концентрация алюминия  в поверхностном слое достигает 30-40%. Толщина алитированного слоя 0,2-1,0 мм.

Алитированию подвергают трубы, инструмент для литья цветных сплавов, чехлы термопар, детали газогенераторных машин и т.п.

Хромирование

   Хромирование— это поверхностное насыщение хромом, проводят для  повышения коррозионной стойкости, кислотостойкости, окалиностойкости (до 850ᴼ С)  и т.д.  Хромирование средне- и высокоуглеродистых сталей  повышает твердость и износостойкость.

хромирование

   Хромирование чаще всего проводят в  порошкообразных смесях (50%  металлического хрома или  феррохрома, 49%  окиси алюминия и 1% хлористого  аммония).

Процесс осуществляется при температуре 1000-1050ᴼ С.  Диффузионный слой,  получаемый при  хромировании  углеродистых сталей, состоит из  карбидов  хрома (Fe. Cr)7C3 и  (Fe. Cr)23C6. Карбидный слой имеет  высокую твердость HV1200-1300.  Толщина хромированного слоя достигает 0,15-0,20 мм при  длительности  процесса 6-15 ч.

Чем больше углерода в стали, тем меньше  толщина  слоя.

Значительно реже применяется газовое  хромирование. Процесс проводят в среде,  содержащей пары CrCl2. Пары  CrCl2  получают пропусканием осушенных Н2  и HCl  через феррохром или хром при  температуре 980ᴼ С.  За 3-5 ч  получают слой толщиной 0,06-0,1 мм.

 

технолог литейного производства

Иногда применяют  хромирование в вакууме. Изделия засыпают кусочками (диаметром 1-3 мм) хрома в стальном или  керамическом тигле и помещают в  вакуумную печь (разряжение 1,3-0,13 Па).  При высокой  температуре (960-1000ᴼ С) хром испаряется и диффундирует в сталь.

Хромирование применяют для пароводяной  арматуры, клапанов, вентилей, а также деталей, работающих в агрессивных средах.

Борирование

   Борированием  называется  насыщение стали  бором. Борирование проводят с целью  повышения  стойкости против абразивного износа. Толщина борированных слоев не превышает 0,3 мм, твердость HV1800-2000.

Широкое распространение получил метод  электролизного борирования в расплавленных солях,  содержащих бор.  Деталь служит катодом в ванне с  расплавленной бурой (Na2B2O7). Температура процесса 900-950ᴼ С.  Процесс можно вести и без электролиза в ваннах  с  расплавленными хлористыми солями (NaCl, DfCl),  в которые добавляют порошкообразный ферробор или карбид бора.

борирование

Изображение взято с сайта : https://stankiexpert.ru/

 

Применяют также и метод газового борирования.  В этом случае насыщение  бором проводят в среде диборана (B2H6)  в смеси с водородом при температуре 850 – 900 ᴼ С.

Борированию подвергают втулки грязевых  нефтяных насосов,  штамповый инструмент и т.д.

Силицирование

 Силицированием  называется процесс насыщения поверхности стали кремнием.  В результате силицирования сталь приобретает  высокую  коррозионную  стойкость в морской воде, в различных кислотах и повышенную  износостойкость. Кроме того,  силицирование  резко  повышает окалиностойкость молибдена и некоторых  других металлов и сплавов ( стали незначительно).

Силицированный слой представляет собой твердый  раствор  кремния в α-железе. Силицированный слой несмотря на низкую твердость  (HV200-300) и  значительную пористость после пропитки  маслом при  температуре  170-200ᴼ С  имеет повышенную износостойкость.

Силицирование можно проводить  в порошкообразных смесях,  состоящих из 60%  ферросилиция, 39% окиси алюминия и 1% хлористого аммония, но наиболее  часто  применяют  газовое силицирование.  В печи  с вращающимися  ретортами  засыпают  детали и куски  ферросилиция или  карбида кремния. Через реторты  пропускают хлор, который взаимодействует с кремнием и образует SiCl4.

В результате последующих  химических реакций SiCl4 способствует образованию атомарного кремния,  который адсорбируется  на поверхности изделия и диффундирует вглубь металла.

При газовом силицировании при температуре 1000ᴼ С  в течение 2-4 ч образуется слой толщиной 0,5-1,0 мм.

Силицированию подвергают детали,  применяемые  в оборудовании химической, бумажной и нефтяной  промышленности.

В последние годы разработаны и получают промышленное внедрение новые процессы поверхностного насыщения металлов – титанирование (насыщение титаном) и цинкование (насыщение цинком).

 

Используемая литература:

«Термическая обработка металлов»   В.М. Зуев.

 

 

 

 

 

 

 

технолог литейного производства



Эти материалы будут вам интересны: