способ нанесения защитных металлических покрытий на изделия из чугуна или стали

Формула изобретения

1. Способ нанесения защитных металлических покрытий на изделия из чугуна или стали, включающий предварительное активирование поверхности изделия с последующим погружением в находящийся в ванне расплав алюминия или его сплавов, отличающийся тем, что предварительное активирование поверхности изделия осуществляют потоком твердых частиц остроконечной формы размером 0,3-0,5 мм при скорости их подачи 100-120 м/с с последующей обработкой твердыми частицами глобулярной формы размером 1,0-2,0 мм при скорости подачи до 60 м/с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру расплава поддерживают в пределах 660-780^oС.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нанесения защитных металлических покрытий на стальные и чугунные изделия погружением в расплав алюминия или его сплавов.

Известны способы нанесения алюминиевых покрытий на стальные изделия погружением в расплав, в которых в качестве подготовки поверхности стали применяется нанесение предварительных защитных покрытий на сталь перед алюминированием, применение флюсов или защитно-восстановительной атмосферы (см. Металлические покрытия листовой и полосовой стали, Виткин А.И., Тейндл И.И. Изд. "Металлургия", 1971, 496 с.).

Недостатками известных способов является то, что применение предварительных защитных покрытий, например, кадмием, оловом, медью быстро насыщает ванну посторонними металлами, делая процесс неэкономичным, применение флюсов с последующей сушкой не дает стабильных результатов при нанесении алюминиевых покрытий, применение защитных и защитно-восстановительных атмосфер затруднительно при штучном алюминировании.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ нанесения защитных металлических покрытий на изделие из чугуна или стали, включающий предварительное активирование поверхности изделия с последующим погружением в находящийся в ванне расплав алюминия или его сплавов, при этом активирование поверхности изделия осуществляют с помощью ударной обработки потоком твердых частиц размером 0,3-1,0 мм при скорости их подачи 60-100 м/с (см. SU 1087563, С 23 С 1/08, 1983).

Недостатком этого способа является то, что при погружении в расплав изделие с развитой шероховатой поверхностью достаточно быстро насыщает алюминий железом за счет интенсивного растворения гребней на обработанной потоком твердых частиц поверхности, при этом на поверхности с высокой степенью шероховатости формируется покрытие неравномерной толщины, что приводит к перерасходу алюминия.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в снижении расхода алюминия и его сплавов, а также в повышении коррозийной стойкости получаемых покрытий.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе нанесения защитных металлических покрытий на изделия из чугуна или стали, включающем предварительное активирование поверхности изделия с последующим погружением в находящийся в ванне расплав алюминия или его сплавов, предварительное активирование поверхности изделия осуществляют потоком твердых частиц остроконечной формы размером 0,3-0,5 мм при скорости их подачи 100-120 м/с с последующей обработкой твердыми частицами глобулярной формы размером 1,0-2,0 мм при скорости подачи до 60 м/с.

А также тем, что температуру расплава поддерживают в пределах 660-780^oС.

При обработке поверхности изделия твердыми остроконечными частицами размером 0,3-0,5 мм при скорости их подачи 100-120 м/с осуществляется очистка ее от окалины, следов коррозии и загрязнений, а также ее активация, то есть повышается потенциальная поверхностная энергия атомов железа, а последующая обработка поверхности изделия твердыми частицами глобулярной формы размером 1,0-2,0 мм при скорости подачи до 60 м/с сглаживает шероховатость поверхности и за счет смятия гребней на обработанной потоком твердых частиц остроконечной формы поверхности образует в ней сеть сообщающихся капилляров. При погружении изделия с указанной подготовкой поверхности в расплав алюминия или его сплавов с температурой 660-780^oС накопленная в результате ударной обработки поверхности стали энергия атомов железа расходуется на взаимодействие с атомами алюминия. При нагревании стали до температуры алюминиевого расплава в поверхностной зоне изделия происходит релаксация возникших в результате ударной обработки напряжений за счет выхода дислокации на поверхность металла и протекания элементарного акта пластической деформации с образованием так называемых активных центров, характеризующихся повышенной энергией атомов и приводящих к ускорению там химических реакций. За счет обработки изделия твердыми частицами глобулярной формы размером 1,0-2,0 мм при скорости подачи до 60 м/с в тонком поверхностном слое образуется сеть капилляров, в которые за счет капиллярных сил проникает алюминиевый расплав, где и происходит сближение атомов алюминия и железа, необходимое для их диффузионного взаимодействия. Причем наиболее легко и полно диффузия атомов алюминия из жидкой фазы между атомами твердого железа осуществляется в процессе полиморфного превращения в стали, характеризуемого нестационарным расположением атомов железа.

Разработанный комплекс технологических режимов нанесения алюминиевых покрытий, включающий ударную обработку поверхности последовательно частицами остроконечной и глобулярной формы, которая образует активированный слой с сетью сообщающихся капилляров, и погружение изделия в расплав с температурой, близкой к точке полиморфного превращения стали, создают условия для ускорения формирования покрытий, отличающихся равномерной толщиной и высокой коррозионной стойкостью. Разработанная технология позволяет исключить химическую подготовку поверхности, применение флюсов, снизить расход алюминия за счет уменьшения его загрязнения железом и повысить коррозионную стойкость получаемых покрытий.