[go: up one dir, main page]

RU2685841C1 - Состав порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий, способ термодиффузионной обработки стальных изделий - Google Patents

Состав порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий, способ термодиффузионной обработки стальных изделий Download PDF

Info

Publication number
RU2685841C1
RU2685841C1 RU2018136267A RU2018136267A RU2685841C1 RU 2685841 C1 RU2685841 C1 RU 2685841C1 RU 2018136267 A RU2018136267 A RU 2018136267A RU 2018136267 A RU2018136267 A RU 2018136267A RU 2685841 C1 RU2685841 C1 RU 2685841C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zinc
powder
aluminum
activator
thermal diffusion
Prior art date
Application number
RU2018136267A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Фёдорович Фомин
Владимир Анатольевич Гурьев
Вадим Николаевич Томов
Любовь Ивановна Пахомова
Елена Владимировна Фомина
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Волнар"
Общество с ограниченной ответственностью "Протек"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Волнар", Общество с ограниченной ответственностью "Протек" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Волнар"
Priority to RU2018136267A priority Critical patent/RU2685841C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2685841C1 publication Critical patent/RU2685841C1/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C10/00Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
    • C23C10/28Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к процессу термодиффузионной обработки изделий в порошковых смесях. Может использоваться для повышения коррозионной стойкости деталей и узлов механизмов, работающих в агрессивных средах, в частности, оборудования нефтяной и газовой промышленности, эксплуатируемого в среде, содержащей сероводород. Состав порошковой смеси содержит цинковый и алюминиевый порошки, активатор - смесь силикокальция, фторида натрия, кремния металлического, оксида железа, хлорида аммония, хлорида лития, хлорида калия, хлорида цинка, инертный наполнитель - оксид кремния, кварцевый песок или их смесь. Способ термодиффузионной обработки изделий указанной насыщающей порошковой смесью осуществляют путем ступенчатого нагрева сначала при температуре 400-450°С в течение 25-30 мин, затем при температуре 500-550°С в течение 30-35 мин. Обеспечивается повышение коррозионной стойкости деталей и узлов механизмов, работающих в среде, содержащей сероводород. 2 н.п. ф-лы, 4 табл., 7 пр.

Description

Область техники
Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно к процессу термодиффузионной обработки стальных изделий в порошковых смесях, и может быть использовано для повышения коррозионной стойкости деталей и узлов механизмов, работающих в различных агрессивных средах, в частности, оборудования нефтяной и газовой промышленности, эксплуатируемого в среде сероводорода.
Предшествующий уровень техники
Повышение надежности и долговечности стальных изделий, работающих в различных средах, является актуальной задачей современного машиностроения. Наиболее остро данная проблема стоит перед нефтяной и газовой промышленностью, где оборудование для добычи нефти и газа, а также конструктивные элементы нефте- и газоперерабатывающих установок, традиционно изготовляемые из углеродистых и низколегированных сталей, эксплуатируются в средах, содержащих сероводород, присутствие которого сильно активизирует коррозионные процессы. Следует отметить, что пристальное внимание широкого круга специалистов к этой проблеме связано с выходом из строя нефтегазового оборудования вследствие интенсивной коррозии металла, при воздействии на него сероводородсодержащей среды, что может приводить к взрывам, возгоранию и выбросу углеводородсодержащего сырья в атмосферу, а значит, нанесению значительного экономического и экологического ущерба.
Основными направлениями в повышении коррозионной стойкости деталей и узлов механизмов, работающих в сероводородсодержащей среде, являются следующие:
- использование коррозионно-стойких сталей и сплавов;
- защита от коррозии с помощью ингибиторов;
- протекторная защита;
- нанесение защитных покрытий (газотермическое напыление, гальваническое и химическое осаждение различных металлов, нанесение полимерных материалов);
- плакирование.
Следует отметить, что каждый из перечисленных методов повышения коррозионной стойкости с защитной, технологической, экономической и экологической точки зрения характеризуется рядом преимуществ и недостатков, и выбирается с учетом конкретных условий эксплуатации оборудования, а именно, вида, концентрации и давления коррозионной среды, воздействия механических нагрузок, температуры, наличия абразивных частиц и т.д.
Очевидно, что термодиффузионные покрытия, сформированные на стальных изделиях, по ряду критериев, таких, как защитные свойства, технологичность нанесения, экономичность и экологичность, будут иметь определенные преимущества по сравнению с покрытиями, полученными по перечисленным выше технологиям.
Одним из эффективных способов повышения коррозионной стойкости стальных изделий при воздействии на них различных агрессивных сред является нанесение защитного покрытия методом термодиффузионного цинкования в насыщающих порошковых смесях. Однако цинковые покрытия не могут надежно защитить изделия от коррозии при их эксплуатации в средах, содержащих сероводород.
Известно, что одним из элементов хорошо препятствующим протеканию сероводородной коррозии, является алюминий. Поэтому в состав порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий, помимо цинка, активатора и инертного наполнителя, необходимо вводить фиксированное количество алюминия, а сформированные защитные покрытия должны содержать две основные фазы, а именно, цинк и алюминий, а также незначительное количество железа. При этом высокие коррозионные свойства формируемого покрытия системы Zn-Al, будут обеспечиваться при строго определенном процентном соотношении указанных элементов.
Известен состав для диффузионного цинкования стальных изделий (SU 1138430, опубл. 07.02.85), включающий окись алюминия, цинк, хлористый аммоний, алюминий и сульфосалициловую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 30-40; хлористый аммоний 1-3; алюминий 10-12; сульфосалициловая кислота 2-3; окись алюминия - остальное. Способ диффузионного насыщения включает предварительное просушивание порошкообразных компонентов смеси при температуре 150-200°С в течение 1,5-2 часов, а затем выдержку в печи загруженных в металлический контейнер стальных изделий при температуре 350-700°С в течение 2 часов.
Известен состав для диффузионного цинкования стальных изделий (SU 1571103, опубл. 15.06.90), содержащий цинк, алюминий, окись алюминия и нитрилотриметилфосфоновую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 25-40; алюминий 5-15; нитрилотриметилфосфоновая кислота 1,5-3,5; окись алюминия 41,5-68,5. Способ диффузионного насыщения включает предварительное просушивание порошкообразных компонентов смеси при температуре 150-200°С в течение 2-3 часов, а затем выдержку в печи загруженных в металлический контейнер стальных изделий при температуре 400-700°С в течение 3 часов.
Недостатком указанных составов является относительно низкое содержание в них алюминия, а также отсутствие в используемых активаторах компонентов, интенсифицирующих процесс насыщения алюминием поверхностного слоя обрабатываемых изделий. Данный факт и определяет насыщение поверхностного слоя изделий исключительно цинком, а наличие алюминия в составе порошковой смеси только несколько ускоряет данный процесс. Поэтому формируемые покрытия при использовании указанных смесей характеризуются удовлетворительной коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, пресной и морской воде, однако имеют низкую стойкость при воздействии на них сероводородсодержащей среды.
Наиболее близким к заявленному составу является состав для диффузионного цинкования изделий из алюминия, его сплавов и углеродистой стали. (SU 855067, 15.08.1981), содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. %: цинк 20-30; алюминий 20-30; окись алюминия 45-48; хлористый аммоний 1-3; сера 1-2. Цинкование алюминиевых изделий осуществляют в печи при температуре 550°С в течение 4 часов.
Несмотря на достаточно высокое содержание в порошковой смеси алюминия не удается обеспечить требуемое им насыщение поверхностного слоя изделий даже при высокой температуре обработки, что можно объяснить отсутствием в активаторе химически активных компонентов, способствующих протеканию данного процесса. Использование в составе активатора только хлористого аммония и серы, не обеспечивает необходимой активности порошковой смеси для осуществления процесса насыщения алюминием поверхности стальных изделий при термодиффузионной обработке. А наличие алюминия обусловлено только интенсификацией процесса насыщения поверхности цинком. Поэтому, указанные изделия, в связи с достаточно низкой коррозионной стойкостью в сероводородсодержащих средах, не рекомендуется использовать в нефтяной и газовой добывающей и перерабатывающей промышленностях.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка состава порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий и способа термодиффузионной обработки стальных изделий с целью интенсификации процесса насыщения поверхности цинком и алюминием, оптимизации содержания цинка и алюминия в покрытии, формирования бездефектных защитных покрытий, увеличения толщины диффузионного слоя и повышения коррозионной стойкости стальных изделий, работающих в средах, содержащих сероводород, за счет высокой химической активности летучих элементов, образующихся в процессе обработки при разложении компонентов, входящих в активатор и препятствующих образованию окисной пленки на порошке цинка и алюминия, а также формируемом покрытии и ускоряющих процессы переноса атомов цинка и алюминия на обрабатываемую поверхность изделий, диффузии цинка и алюминия в железную матрицу и диффузии железа в цинк и алюминий.
Учитывая актуальность проблемы, в области повышения коррозионной стойкости стальных изделий, работающих в агрессивных средах (например, в сероводородсодержащей среде при добыче и переработке нефти и газа), разработан состав порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий и способ термодиффузионной обработки стальных изделий.
Следует отметить, что предлагаемый состав порошковой смеси и способ термодиффузионной обработки может быть использован для стальных изделий, работающих в различных агрессивных средах, например, в морской воде.
Раскрытие изобретения
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в том, что применение предложенного состава порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий и способа термодиффузионной обработки стальных изделий позволяет интенсифицировать процесс формирования двухфазных защитных покрытий системы Zn-Al, оптимизировать содержание цинка и алюминия в покрытии, состоящем из 55-65 мас. % цинка и 20-25 мас. % алюминия с содержанием железа не более 8 мас. %, получать равномерные по толщине (83-87 мкм), бездефектные (без трещин, отслоений и пор), коррозионно-стойкие покрытия (коррозионная стойкость на базе 30 суток испытания в среде сероводорода - коррозионные повреждения отсутствуют).
Указанный технический результат достигается применением состава порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий, включающим цинковый порошок, алюминиевый порошок, активатор и инертный наполнитель, при следующем соотношении компонентов, в мас. %:
цинковый порошок 35-37
алюминиевый порошок 35-37
активатор 4-7
инертный наполнитель остальное,
при этом в качестве активатора используют смесь следующих компонентов в мас. %:
силикокальций 20-25
фторид натрия 7-10
кремний металлический 3-5
оксид железа 5-7
хлорид аммония 2-3
хлорид лития 20-25
хлорид калия 15-17
хлорид цинка остальное,
а в качестве инертного наполнителя используют оксид кремния или кварцевый песок или их смесь в любом соотношении.
В качестве порошка цинка используют порошок марки ПЦР-1, выпускаемый в промышленном масштабе. Содержание металлического цинка составляет не менее 98 мас. % по ГОСТ 12601-76. Цинковый порошок марки ПЦР-1 широко применяется для термодиффузионного цинкования железоуглеродистых сталей и сплавов, чугуна и меди в составе порошковых смесей, включающих при необходимости различные активаторы и инертные наполнители.
В качестве порошка алюминия применяют порошок марки ПА-1 с содержанием активного алюминия не менее 99 мас. % по ГОСТ 6058-73. Алюминиевый порошок марки ПА-1, как и цинковый порошок марки ПЦР-1, но в значительно меньшей мере, применяется для термодиффузионного цинкования низкоуглеродистых сталей и сплавов. Это обусловлено наличием на его поверхности прочной окисной пленки, которая при традиционно применяемых компонентах активатора в порошковых смесях препятствует диффузии алюминия в железную матрицу и диффузии железа в алюминий. При этом алюминиевый порошок при термодиффузионном цинковании используется только как компонент, несколько ускоряющий процесс насыщения поверхности изделия цинком.
Необходимость содержания в смеси 35-37 мас. % порошка цинка и 35-37 мас. % порошка алюминия можно объяснить следующим. Исследования показали, что именно при указанном соотношении в смеси порошков цинка и алюминия, а также использование предложенного активатора и режима термодиффузионной обработки, в поверхностном слое изделий формируются покрытия с двухфазной структурой системы Zn-Al с незначительным содержанием железа, что необходимо для повышения коррозионной стойкости изделий при их эксплуатации в агрессивной среде, содержащей сероводород. При содержании в покрытии железа более 8 мас. %, коррозионные процессы активизируются.
Также установлено, что при большем содержании порошка цинка и алюминия, а также активатора и инертного наполнителя в составе смеси в формируемом покрытии наблюдается увеличение содержания цинка и алюминия, а также толщины диффузионного слоя. Однако, при этом увеличивается и шероховатость поверхности, что сопровождается снижением коррозионной стойкости. Меньшее содержание активатора и инертного наполнителя не обеспечивает высокую активность летучих элементов, образующихся при термодиффузионной обработке в процессе разложения компонентов, входящих в активатор. При этом недостаточное количество инертного наполнителя не обеспечивает хорошее перемешивание порошковой смеси и высокую ее кроющую способность при термодиффузионной обработке, что также отрицательно влияет на конечный результат формирования покрытия.
В качестве инертного наполнителя используют огнеупорный прочный и сыпучий материал, например, оксид кремния или кварцевый песок в виде отдельных компонентов или в любом их процентном соотношении. Использование данных материалов позволяет повысить температуру плавления порошковой смеси, увеличить кроющую способность и обеспечить очистку поверхности изделия от налипшей порошковой смеси в процессе термодиффузионной обработки. Указанные факторы, положительно влияют на качество покрытия.
Выбор компонентов активатора и их процентное содержание обусловлено высокой химической активностью летучих компонентов, образующихся при термодиффузионной обработке в процессе разложения компонентов, входящих в активатор. Именно летучие элементы оказывают решающее положительное влияние на интенсификацию процесса формирования в поверхностном слое изделий двухфазной структуры системы Zn-Al (перенос атомов цинка и алюминия на обрабатываемую поверхность изделия, диффузию цинка и алюминия в железную матрицу и диффузию железа в цинк и алюминий), что сопровождается повышением содержания цинка и алюминия в покрытии, увеличением его толщины, а значит, и повышением его коррозионной стойкости.
Компоненты активатора для интенсификации процесса насыщения поверхности стальных изделий цинком:
Силикокальций является активным дегазатором и десульфуризатором, тем самым препятствует насыщению металла водородом, исключая возникновение водородной хрупкости материала при термодиффузионной обработке, а также нейтрализует отрицательное влияние серы, входящей в марочный состав сталей.
Фторид натрия, повышая термодиффузионную активность процесса, ускоряет перенос атомов цинка на обрабатываемую поверхность изделия, диффузию цинка в железную матрицу и диффузию железа в цинк, тем самым увеличивая толщину покрытия.
Оксид железа, являясь катализатором, при взаимодействии с металлическим кремнием резко активизирует процесс протекания экзотермической реакции, тем самым повышая эффективность насыщения поверхности изделия цинком.
Хлорид аммония способствует созданию защитной атмосферы в печи, ускорению реакции цинкования за счет активного перемешивания реагирующих материалов, повышению плотности цинкового покрытия.
Компоненты активатора для интенсификации процесса насыщения поверхности стальных изделий алюминием обусловлены применением в составе активатора хлорида лития, хлорида калия и хлорида цинка, что повышает термодиффузионную активность алюминиевого порошка, способствует растворению на его поверхности окислов, а также препятствует их образованию при высоких температурах обработки, что и определяет ускорение процесса диффузии алюминия в поверхностные слои изделия, а также повышает плотность и коррозионную стойкость сформированных покрытий.
Заявленный технический результат достигается так же способом термодиффузионной обработки стальных изделий, включающим ступенчатый нагрев изделий с порошковой смесью вышеуказанного состава: сначала при температуре 400-450°С в течение 25-30 мин, а затем при температуре 500-550°С в течение 30-35 мин.
При этом происходит формирование в поверхностном слое изделий двухфазной структуры системы Zn-Al, состоящей из 55-65 мас. % цинка и 20-25 мас. % алюминия, при содержании в ней железа не более 8 мас. %.
Необходимость проведения при термодиффузионной обработке ступенчатого нагрева с целью насыщения поверхности стальных изделий цинком и алюминием обусловлено рядом факторов и подтверждено многочисленными исследованиями.
При температуре 400-450°С в течение 25-30 мин происходит насыщение поверхности стальных изделий цинком в пределах 25-30%. Насыщение поверхности изделий алюминием при этом незначительное и составляет 5-7%. При температуре 500-550°С в течение 30-35 мин насыщение поверхности стальных изделий цинком достигает 55-65%, а алюминием 20-25%. Следует отметить, что именно указанные режимы ступенчатого нагрева при термодиффузионной обработке в совокупности с заявленным составом порошковой смеси, позволяет формировать в поверхностном слое стальных изделий двухфазные структуры системы Zn-Al, состоящие из 55-65% цинка и 20-25% алюминия с содержанием железа не более 8%, что и обеспечивает высокую их коррозионную стойкость в агрессивной среде, включающей сероводород.
Использование оптимально сбалансированного состава порошковой смеси и способа термодиффузионной обработки стальных изделий позволяет интенсифицировать процесс формирования двухфазных защитных покрытий системы Zn-Al и получать равномерные по толщине (83-87 мкм), бездефектные (без трещин, отслоений и пор) и коррозионно-стойкие покрытия (коррозионная стойкость на базе 30 суток испытания в среде сероводорода - коррозионные повреждения отсутствуют).
Все вышеуказанное позволяет утверждать, что заявленный состав порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий и способ термодиффузионной обработки стальных изделий характеризуются не только новыми существенными признаками, а именно, оптимально сбалансированным составом порошковой смеси и способом термодиффузионной обработки, но и обеспечивает достижение требуемого технического результата - интенсификации процесса формирования защитных покрытий, увеличение толщины диффузионного слоя, оптимизации содержания цинка и алюминия в покрытии, повышения коррозионной стойкости стальных изделий, работающих в средах, содержащих сероводород.
Исследования по оценке качества диффузионных покрытий проводились на кольцевых образцах, вырезанных из трубы, изготовленной из широко применяемой в нефтяной и газовой промышленности стали 09Г2С.
Толщину диффузионного слоя определяли металлографическим методом на поперечных микрошлифах с использованием металлографического микроскопа ММР-4.
Определение содержания цинка, алюминия и железа на поверхности покрытия проводили на спектрометре ДФС-500.
Ресурсные испытания на коррозионную стойкость проводили на циркулирующем стенде в среде, насыщенной коррозионными агентами СО2 и H2S на базе 30 суток.
Показатели коррозии и коррозионной стойкости определяли по ГОСТ 9.908-85. Определение показателей сплошной коррозии проводили прямыми измерениями по разности между размерами образца до и после испытаний. Максимальную глубину проникновения питтинговой коррозии определяли измерением механическим индикатором расстояния между плоскостью устья и дном питтинга.
Осуществление изобретения
Термодиффузионная обработка проводилась в печах фирмы «Дистек». Предварительно обезжиренные кольцевые образцы, вырезанные из трубы, изготовленной из стали 09Г2С и необходимое количество порошковой смеси для термодиффузионной обработки в заявленном соотношении ингредиентов (в мас. %) и процентном соотношении активатора (в мас. %) помещали в контейнер (реторту) с возможностью вращения. Контейнер герметизировали, помещали в печь, и проводили термодиффузионную обработку со ступенчатым нагревом при температуре 400-450°С в течение 25-35 мин и далее при температуре 500-550°С в течение 30-35 мин. После окончания процесса термодиффузионной обработки и охлаждения контейнера образцы вынимали и очищали их поверхность от остатков порошковой смеси.
Пример 1 (по изобретению)
Для обработки брали кольцевые образцы, вырезанные из трубы, изготовленной из стали 09Г2С. В качестве порошковой смеси для термодиффузионной обработки брали цинковый порошок, алюминиевый порошок, активатор и инертный наполнитель при следующем их соотношении, мас. %: цинковый порошок - 35-37; алюминиевый порошок - 35-37; активатор - 4-7; инертный наполнитель - остальное. В качестве активатора брали смесь, состоящую из следующих компонентов, в мас. %: силикокальций - 20-25; фторид натрия - 7-10; кремний металлический - 3-5; оксид железа - 5-7; хлорид аммония - 2-3; хлорид лития - 20-25; хлорид калия - 15-17; хлорид цинка - остальное. В качестве инертного наполнителя брали кварцевый песок. Порошковую смесь загружали в контейнер с обрабатываемыми образцами. Контейнер герметизировали, помещали в печь и проводили термодиффузионную обработку со ступенчатым нагревом: при температуре 400-450°С в течение 25-30 мин. и далее при температуре 550°С в течение 30-35 мин. После окончания процесса термодиффузионной обработки и охлаждения контейнера образцы вынимали и очищали от остатков порошковой смеси. Характеристики полученного покрытия приведены в таблице 1.
Пример 2 (сравнительный)
Образцы для обработки брали по примеру 1. В качестве порошковой смеси для термодиффузионной обработки брали цинковый порошок, алюминиевый порошок, активатор и инертный наполнитель при следующем их соотношении, мас. %: цинковый порошок менее 35; алюминиевый порошок менее 35; активатор менее 4; инертный наполнитель - остальное. Соотношение компонентов активатора по примеру 1. инертный наполнитель по примеру 1. Процесс термодиффузионной обработки проводили по примеру 1. Характеристики полученного покрытия приведены в таблице 1.
Пример 3 (сравнительный)
Образцы для обработки брали по примеру 1. В качестве порошковой смеси для термодиффузионной обработки брали цинковый порошок, алюминиевый порошок, активатор и инертный наполнитель при следующем их соотношении, в мас. %: цинковый порошок более 37; алюминиевый порошок более 37; активатор более 7; инертный наполнитель - остальное. Соотношение компонентов активатора по примеру 1. инертный наполнитель по примеру 1. Процесс термодиффузионной обработки проводили по примеру 1. Характеристики полученного покрытия приведены в таблице 1.
Пример 4 (сравнительный)
Образцы для обработки брали по примеру 1. Порошковую смесь брали по примеру 1. В качестве активатора брали смесь, состоящую из следующих компонентов, мас. %: силикокальций менее 20; фторид натрия менее 7; кремний металлический менее 3; оксид железа менее 5; хлорид аммония менее 2; хлорид лития менее 20; хлорид калия менее15; хлорид цинка - остальное. Инертный наполнитель по примеру 1. Процесс термодиффузионной обработки проводили по примеру 1. Характеристики полученного покрытия приведены в таблице 2.
Пример 5 (сравнительный)
Образцы для обработки брали по примеру 1. Порошковую смесь брали по примеру 1. В качестве активатора брали смесь, состоящую из следующих компонентов, мас. %: силикокальций более 25; фторид натрия более 10; кремний металлический более 5; оксид железа более 7; хлорид аммония более 3; хлорид лития более 25; хлорид калия более 17; хлорид цинка - остальное. Инертный наполнитель по примеру 1. Процесс термодиффузионной обработки проводили по примеру 1. Характеристики полученного покрытия приведены в таблице 2.
Пример 6 (сравнительный)
Образцы для обработки брали по примеру 1. Порошковую смесь брали по примеру 1. Активатор и инертный наполнитель брали по примеру 1. Процесс термодиффузионной обработки проводили при температурах: первый цикл менее 400°С в течение 25-30 мин, второй цикл менее 500°С в течение 30-35 мин. После окончания процесса термодиффузионной обработки и охлаждения контейнера образцы вынимали и очищали от остатков порошковой смеси. Характеристики полученного покрытия приведены в таблице 3.
Пример 7 (сравнительный)
Образцы для обработки брали по примеру 1. Порошковую смесь брали по примеру 1. Активатор и инертный наполнитель брали по примеру 1. Процесс термодиффузионной обработки проводили при температурах: первый цикл более 450°С в течение 25-30 мин, второй цикл более 550°С в течение 30-35 мин. После окончания процесса термодиффузионной обработки и охлаждения контейнера образцы вынимали и очищали от остатков порошковой смеси. Характеристики полученного покрытия приведены в таблице 3.
Пример 8 (по прототипу)
Образцы для обработки брали по примеру 1. Состав порошковой смеси, соотношение в ней ингредиентов (мас. %), состав активатора, соотношение в нем компонентов (мас. %), инертный наполнитель и режимы термодиффузионной обработки по прототипу SU 855067. Характеристики полученного покрытия приведены в таблице 4.
Таким образом, как видно из таблиц 1-4 (пример 1), заявленный состав порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий и способ термодиффузионной обработки стальных изделий позволяет интенсифицировать процесс формирования двухфазных защитных покрытий системы Zn-Al, состоящих из 55-65% цинка и 20-25% алюминия, а содержание железе не более 8% и получать равномерные по толщине (83-87 мкм), бездефектные (без трещин, отслоений и пор), коррозионно-стойкие покрытия (коррозионная стойкость на базе 30 суток испытания в среде сероводорода - коррозионные повреждения отсутствуют).
Однако, как показали многочисленные опыты и видно из таблицы 1 (примеры 2, 3), таблицы 2 (примеры 4 и 5), таблицы 3 (примеры 6 и 7) отклонения от заявленного процентного соотношения ингредиентов в порошковой смеси, процентного соотношения компонентов в активаторе, а также температурного режима диффузионной обработки не позволяют обеспечить требуемый технический результат.
Как видно из данных, приведенных в таблице 4 (пример 8), способ-прототип не позволяет решить задачу изобретения и добиться требуемого технического результата по характеристикам диффузионного покрытия аналогичным заявляемому изобретению.
Таким образом, использование заявляемого изобретения позволяет интенсифицировать процесс формирования защитного покрытия системы Zn-Al, оптимизировать в нем содержание цинка и алюминия, увеличить толщину диффузионного слоя и повысить коррозионную стойкость стальных изделий, работающих в агрессивной среде, содержащей сероводород.
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004

Claims (6)

1. Состав порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий, содержащий цинковый порошок, алюминиевый порошок, активатор и инертный наполнитель, отличающийся тем, что цинковый порошок, алюминиевый порошок, активатор и инертный наполнитель содержатся при следующем соотношении, мас. %:
цинковый порошок 35-37 алюминиевый порошок 35-37 активатор 4-7 инертный наполнитель остальное,
при этом в качестве активатора использована смесь, состоящая из следующих компонентов, мас. %:
силикокальций 20-25 фторид натрия 7-10 кремний металлический 3-5 оксид железа 5-7 хлорид аммония 2-3 хлорид лития 20-25 хлорид калия 15-17 хлорид цинка остальное,
а в качестве инертного наполнителя использован оксид кремния, кварцевый песок или их смесь.
2. Способ термодиффузионной обработки стальных изделий насыщающей порошковой смесью, характеризующийся тем, что обработку изделий осуществляют путем ступенчатого нагрева сначала при температуре 400-450°С в течение 25-30 мин, затем при температуре 500-550°С в течение 30-35 мин, а в качестве порошковой смеси используют состав по п. 1.
RU2018136267A 2018-10-15 2018-10-15 Состав порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий, способ термодиффузионной обработки стальных изделий RU2685841C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018136267A RU2685841C1 (ru) 2018-10-15 2018-10-15 Состав порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий, способ термодиффузионной обработки стальных изделий

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018136267A RU2685841C1 (ru) 2018-10-15 2018-10-15 Состав порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий, способ термодиффузионной обработки стальных изделий

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2685841C1 true RU2685841C1 (ru) 2019-04-23

Family

ID=66314865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018136267A RU2685841C1 (ru) 2018-10-15 2018-10-15 Состав порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий, способ термодиффузионной обработки стальных изделий

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2685841C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785211C1 (ru) * 2022-04-13 2022-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОВАЦИНК" Способ нанесения термодиффузионного цинкового покрытия на стальные трубы и стальная труба с указанным покрытием
WO2023200359A1 (ru) * 2022-04-13 2023-10-19 Мейджорпак Инк Способ нанесения термо диффузионного цинкового покрытия на стальные трубы

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU855067A1 (ru) * 1979-11-13 1981-08-15 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Состав дл диффузионного цинковани деталей из алюминиевых сплавов
WO1998041346A1 (en) * 1997-03-17 1998-09-24 Levinski, Leonid Powder mixture for thermal diffusion coating
RU2180018C1 (ru) * 2000-12-20 2002-02-27 Акционерное общество закрытого типа "Высокодисперсные металлические порошки" Способ изготовления порошковой смеси для термодиффузионного цинкования
US20070116886A1 (en) * 2005-11-24 2007-05-24 Sulzer Metco Ag Thermal spraying material, a thermally sprayed coating, a thermal spraying method an also a thermally coated workpiece
RU2559386C1 (ru) * 2014-08-07 2015-08-10 Владимир Анатольевич Гурьев Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов и способ термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов
RU2574153C1 (ru) * 2013-08-01 2016-02-10 Владимир Анатольевич Гурьев Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов, способ ее изготовления и способ термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов
RU2617467C1 (ru) * 2016-03-17 2017-04-25 Заклад Механизни Прогресс Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования стальных изделий
RU2651087C1 (ru) * 2017-08-28 2018-04-18 Общество с ограниченной ответственностью "Аквамодуль" Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования изделий из титановых сплавов, способ термодиффузионного цинкования изделий из титановых сплавов

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU855067A1 (ru) * 1979-11-13 1981-08-15 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Состав дл диффузионного цинковани деталей из алюминиевых сплавов
WO1998041346A1 (en) * 1997-03-17 1998-09-24 Levinski, Leonid Powder mixture for thermal diffusion coating
US6171359B1 (en) * 1997-03-17 2001-01-09 Leonid Levinski Powder mixture for thermal diffusion coating
RU2180018C1 (ru) * 2000-12-20 2002-02-27 Акционерное общество закрытого типа "Высокодисперсные металлические порошки" Способ изготовления порошковой смеси для термодиффузионного цинкования
US20070116886A1 (en) * 2005-11-24 2007-05-24 Sulzer Metco Ag Thermal spraying material, a thermally sprayed coating, a thermal spraying method an also a thermally coated workpiece
RU2574153C1 (ru) * 2013-08-01 2016-02-10 Владимир Анатольевич Гурьев Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов, способ ее изготовления и способ термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов
RU2559386C1 (ru) * 2014-08-07 2015-08-10 Владимир Анатольевич Гурьев Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов и способ термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов
RU2617467C1 (ru) * 2016-03-17 2017-04-25 Заклад Механизни Прогресс Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования стальных изделий
RU2651087C1 (ru) * 2017-08-28 2018-04-18 Общество с ограниченной ответственностью "Аквамодуль" Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования изделий из титановых сплавов, способ термодиффузионного цинкования изделий из титановых сплавов

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785211C1 (ru) * 2022-04-13 2022-12-05 Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОВАЦИНК" Способ нанесения термодиффузионного цинкового покрытия на стальные трубы и стальная труба с указанным покрытием
WO2023200359A1 (ru) * 2022-04-13 2023-10-19 Мейджорпак Инк Способ нанесения термо диффузионного цинкового покрытия на стальные трубы

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2559391C1 (ru) Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов, способ термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов
US4339282A (en) Method and composition for removing aluminide coatings from nickel superalloys
Doolabi et al. Hot corrosion behavior and near-surface microstructure of a “low-temperature high-activity Cr-aluminide” coating on inconel 738LC exposed to Na2SO4, Na2SO4+ V2O5 and Na2SO4+ V2O5+ NaCl at 900° C
Azimi et al. Effects of silicon content on the microstructure and corrosion behavior of Fe–Cr–C hardfacing alloys
RU2617467C1 (ru) Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования стальных изделий
EP1347075B2 (en) Method of salt bath nitriding for producing iron member having improved corrosion resistance and iron parts
RU2685841C1 (ru) Состав порошковой смеси для термодиффузионной обработки стальных изделий, способ термодиффузионной обработки стальных изделий
US3748172A (en) Magnesium based coating for the sacrificial protection of metals
RU2651087C1 (ru) Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования изделий из титановых сплавов, способ термодиффузионного цинкования изделий из титановых сплавов
RU2680118C1 (ru) Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования стальных изделий
Sereda et al. Modification of the surface of copper alloys with aluminum in the conditions of self-propagating high-temperature synthesis
US10801099B2 (en) Coating compositions, methods and articles produced thereby
RU2559386C1 (ru) Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов и способ термодиффузионного цинкования изделий из магниевых сплавов
US9080235B2 (en) Composition and method for diffusion alloying of ferrocarbon workpiece
JP4744145B2 (ja) 溶融コーティング装置及び鋼ストリップのコーティング方法
Banerjee et al. A comparative study of surface layer formation in Ni-based alloys with varying Cr contents exposed to high temperature fluoride environment
Cao et al. Influences of Si on corrosion of Fe–B alloy in liquid zinc
Karim et al. Improving the Corrosion Resistance of API X56 and API X70 Pipeline Steels by Hot Dip Aluminization
RU2644092C1 (ru) Способ термодиффузионного цинкования изделий из высокопрочных алюминиевых сплавов
Tsipas et al. Thermochemical treatments for protection of steels in chemically aggressive atmospheres at high temperatures
US5939144A (en) Method and composition for diffusion treatment of ceramic materials
Chaliampalias et al. Effect of temperature and zinc concentration on zinc coatings deposited with pack cementation
RU2574153C1 (ru) Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов, способ ее изготовления и способ термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов
Liu et al. The mechanism of oxide whisker growth and hot corrosion of hot-dipped Al–Si coated 430 stainless steels in air–NaCl (g) atmosphere
WO2015016735A1 (ru) Состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов, способ ее изготовления и способ термодиффузионного цинкования изделий из алюминиевых сплавов

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201016

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210927