SU1101473A1 - Способ нанесени медно-кадмиевых покрытий на стальные издели - Google Patents

Abstract

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МЕДНО-КАДМИЕВЫХ ПОКРЬЛТИЙ НА СТАЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ, включающий нанесение медьсодержащего сло  и последукмцее кадмирование, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  технологии нанесени  и улучшени  условий труда, нанесение медьсодержащего сло  осуществл ют при 1090-1200°С в течение 1520 мин в смеси, содержащей, мас.%1 50-58 хлорида меди, остальное окись алюмини , а кадмирование осуществл ют при 330-420°С в течение 50-90 мин в смеси, содержащей,мае.%: Кадмий10-30 Хлористый аммоний 3-5 Окись алюмини  Остальное.

Description

со Изобретение относитс  к металлур гии, а именно к химико-термической обработке поверхности стали, в частности к нанесению на ее поверхность защитных медно-кадмиевых покрытий. Кадмиевые покрыти  нашли широкое распространение дл  защиты стальных изделий, особенно крепежных, от атмосферного воздействи , в морской воде и других коррозионных средах. Известен способ нанесени  вакуум ных кадмиевых покрытий на подслой из олова или свинца l| . Однако этому методу свойственны недостатки вакуумного способа: слож ность оборудовани , низка  адгези  покрыти  и основы, а также применени€з подсло  из олова или свинца. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ, заключающийс  в на несении гальванического кадмиевого покрыти  на подслой из меди или никел , получаемый гальваническим спо собом, дл  защиты стальных изделий, эксплуатирующихс  в атмосферных услови х с высокой влажностью и в воздухе с высоким содержанием солей 2 . Однако известный способ очень сл жен, так как дл  получени  прочно сцепленных кадмиевых покрытий тр$буетс  применение специальных, методов подготовки. После электролитиче ского никелировани  или меднени  издели  тщательно отмываютс  от сле дов электролита, сушатс  и обезжири ваютс  в парах трихлорэтилена в течение 5-10 мин. После промывани  гор чей водой издели  подвергаютс  химическому обезжириванию в течение 30-40 мин при 50-60°С в водном раст воре состава, г/с: NaOH 10-30, NaaPO4 40-60, Na2CO 40-60, 3-5 () . Промывка после химического обезжиривани  проводитс  в проточной гор чей (80-90°С) воде, затем в холодной и вновь в гор чей воде, а декапирование - в течение 10-20 с в растворе, содержащем 105 м H2SO4,158 Ш1 HNO,, 2,1 NaCB (вода до 1 л). К недостаткам известного способа относ тс  также сложность технологического процесса, возможность наводороживани  стальной основы, большие затраты труда на предварительную обработку, наличие труднорегенирируе мых вредных отходов, невозможность обработки деталей сложных конфигураций , Цель изобретени  - упрощение технологии нанесени  и улучшение услови труда. Цель достигаетс  тем, что согласно способу нанесени  медно-кадмиевых покрытий на стальные издели  нанесение медьсодержащего сло  осуществл ют при 1090-1200 С в течение 15-20 мин в смеси, содержащей 50-58 мае,% хлорида меди/ остальное - окись алюмини , кадмирование осуществл ют при 330-420°С в течение 50-90 мин в смеси , содержащей, мас.%: Кадмий10-30 Хлористый аммоний 3-5 Окись алюмини  Остальное Медное покрытиенанос т с применением хлорида меди. Приготавливают смесь, состо щую из 50-65% СиСР и 35-50% AgrjOa- Смесь тщательно перемешивают . Затем насыщенную смесь . вместе со стальными образцами помещают в керамическую или кварцевую лодочку. Установка, в которой проврд т процесс, представл ет собой трубчатый реактор из нержавеющей стали, герметизированный с одной стороны и св занный с атмосферной через вод ной затвор с другой. Нагрев осуществ- л ют трубчатой печью, контроль температуры - термопарой с милливольтметром . Перед нагревом лодочку вместе с насыщающей смесью и образцами помещают в зону нагрева реактора. После нагрева и изотермической выдержки реактор извлексшзт из печи и охлаждают на воздухе до комнатной температуры . Затем из него извлекают покрытые образцы. Нагревание провод т до 1090-1200 С и выдерживают при этой температуре 15-20 мин. Дл  нанесени  кадмиевого покрыти  приготавливают смесь следующего состава: 10-30% порошкообразного металлическо о кадми , 3-5% хлористого аммони , остальное - инертный разбавитель - окись алюмини . Смесь тщательно перемешивают. Процесс кадмировани  провод т аналогично описанному процессу меднени  с применением керамической или кварцевой лодочек, стального реактора, св занного с атмосферой через вод ной клапан, и трубчатой печи. Нагревание провод т до 330-420°С и выдерживают при этой температуре 50-90 мин. При использовании однохлористой еди процесс меднени  осуществл етс  а счет обменных реакций между CuCI Fe. При.430с однохлориста  медь асплавл етс , протравлива  на поерхности стали границы зерен. При . том она взаимодействует с железом восстанавливаетс  до меди, котора  асполагаетс  по границам зерен и бразует покрытие. Дл  получени  качественного покрыи  необходимо, чтобы температура агрева была не ниже температуры лавлени  меди - 1083 С. Врем  изотермической выдержки определ ют экспериментально. После достижени  температуры, плавлени  меди необходима вьщержка в течение 15-20 мин. Покрытие получаетс  качественное , блест щего медного цвета. Наблюдаетс  увеличение веса издели  после меднени . При увеличении длительности выдержки до 30-40 мин качество покрыти  не мен етс  и его толщина не увеличиваетс . Однако при длительности выдержки 60 мин и более качество покрыти  ухудшаетс  и наблюдаетс  уменьшение веса образцов после насыщени  медью Поскольку температура плавлени  кадми  составл ет , а температура кипени  - 765°Ci нанесение кадмиевого покрыти  при температурах ниже температуры плавлени  кадми  нецелесообразно/ так как покрыти  получаютс  некачественные. При температурах , близких к температуре кипени  , на поверхности образ цов по вл ютс  подтеки. Это же  вление наблюдаетс  и при температурах выше температуры кипени  кадми . Кроме того, при температурах выше температуры кипени  кадми  наблюдаетс  уменьшение веса образцов и поте ри кадми , который,испар  сь,оседае на стенках реактора. Если врем  кадмировани  менее 50 мин, то покрытие получаетс  нека чественное, а увеличение времени вьвдержки более 90 мин нецелесообраз но, так как это не приводит к улучшению качества покрыти . Пример. Приготавливают исходную смесь состава 50 мае.% CuC t50 мае.% А12Оз тщательно ее переме шивают. Полученную шихту вместе с образцами из .Ст. 3 помещают в керами ческую лодочку, которую устанавливают в стальной реактор с водным затвором, нагревают в печи до и выдерживают йри этой температуре 20 мин. После отключени  печи реактор охлаждают на воздухе до комнатной температуры и извлекают образцы t Затем приготавливают смесь соста 1ва 20 мае. % Cd+3 мае. % NH4 СИ77 мае. % А. тщательно ее переме шивают. Затем вместе с медненными образцами из стали Ст.З помещают в керамическую лодочку, которую устанавливают в стальной реактор с вод ным затвором и нагревают в печи до 350°С и выдерживают при этой температуре 20 мин. После отключени  печи реактор охлаждают на воздухе до комнатной температуры и извлекают образцы, которые имеют блест щую ее ребристую поверхность. Толщина покрыти  120 мкм. Пример 2. Составл ютисходны емееи из 55 мае. % СиСб + 45 мае. % и из 15 мае. % мае. % NH4Ce + 82 мае. % тщательно их перемешивают . Остальные операции осуществ ют согласно примеру 1. Толщина покрыти  80 мкм. П р и м е р 3. Составл ют исходные смеси из 60 мас.% СиСЕ+40 мае.% AEjОз и из 30% мае.% Cd+5 мае.% +65 мае.% АЕгО.з тщательно их перемешивают. Остальные операции оеущеетвл ют еогласно примеру 1. Толщина покрыти  150 мкм. Пример 4. Составл ют исходные смеси из 53 мас.% CuCt+47 мас.% и из 25 мас.% Cd+3 мас.% NH4Ce + 72 мас.% Абр и тщательно их перемешивают . Нанесение медных покрытий провод т при 1120°С, а кадмированиепри 380с. Остальные операции осуществл ют еогласно примеру 1. Толщина покрыти  130 мкм. Пример 5. Соетавл ют исходные смеси из 58 мас.% СиС8+42мас.% и из 18 мас.% Сс)+3 мае.% 79 мас.% и тщательно их перемешивают. Нанесение медных покрытий провод т при 1200 С, а кадмирование - при 420 С. Остальные операции осуществл ют еоглаено примеру 1.. Толщина покрыти  100 мкм. Провод т меднение (нижний предел СиСе и верхний ACgO . Примерб. Составл ют исходные емееи из 50 мае.% СиСб+50 мае.% и из 20 мае.% Cd+4 мае.% NH4C8 + 76 мае.% и тщательно перемешивают . Оетальные операции оеущеотвл ют еоглаено примеру 1. Толщина покрыти  80 мкм. Провод т кадмирование (нижний предел Cd и ередний NIHijCe) . . П р и м е р 7. Соетавл ют исходные емееи из 50 мае.% CuCt+50мае. % и из 10 мае.% Cd + 4 мае.% + 86 мае.% Аб2 О, и тщательно перемешивают их. Остальные операции оеущеетвл ют еоглаено примеру 1. Толщина покрыти  50 мкм. Определение коррозионной стойкоети стальных образцов е медно-кадмиевым покрытием и образцов е кадмиевым покрытием на поделой из меди и никел  провод т в 3%-ном водном раетворе еол ной киелоты (табл. 1). Анализ данных табл. 2 позвол ет еделать вывод, что коррозионна  етойкоеть образцов с медно кадмиевым покрытием не ниже, чем е кадмиевым покрытием, нанееенным на поделой из меди и никел , и в 10-12 раз выше, чем образцов без покрыти . Предлагаемое покрытие можно наноеить как на наружную, так и внутреннюю поверхноеть етальных изделий. Дл  его иепользовани  не требуетс  специальной подготовки поверхности перед химико-термической обработкой.

Технико-экономическа  эффективность предлагаемого изобретени  будчет заключатьс  в упрощении технологического процесса за счет уменьшени  зат:рат труда на предварительную обработку, в отсутствии наводороживани  стальной основы, в отсутствии труднорегенирируемых вредных отходов,

в возможности нанесени  покрытий на детсши сложных конфигураций, а также в возможности нанесени  покрытий как на наружную, так и внутреннюю по-, верхность стальных изделий, прсксльку гальванические процессы заменены диффузионными, в высокой адгезии покрытий к стальной основе.

Claims (1)

1. СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МЕДНО-КАДМИЕВЫХ ПОКРЫТИЙ НА СТАЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ, включающий нанесение медьсодержащего слоя и последующее кадмирование, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии нанесения и улучшения условий труда, нанесение медьсодержащего слоя осуществляют при 1090-1200°С в течение 1520 мин в смеси, содержащей, мас.%: 50-58 хлорида меди, остальное окись алюминия, а кадмирование осуществляют при 330-420°С в течение 50-90 мин в смеси, содержащей,мае.%:

   Кадмий10-30

   Хлористый аммоний 3-5

   Окись алюминия Остальное.SS покрытий на стальные изделия, нанесение медьсодержащего слоя осуществляют при 1090-1200°С в течение 15-20 мин в смеси, содержащей 50-58 мас.% хлорида меди, остальное - окись алюми-