RU2202648C2

RU2202648C2 - Method of application of protective metal coats on cast-iron or steel articles

Info

Publication number: RU2202648C2
Application number: RU2001114299/02A
Authority: RU
Inventors: Ю.С. Волков; н С.В. Маруть; С.В. Марутьян
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Межотраслевое юридическое агентство "Юрпромконсалтинг"; Волков Юрий Сергеевич; Марутьян Сергей Васильевич
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2003-04-20

Abstract

FIELD: application of metal coats by dipping articles in aluminum or aluminum-alloy melts. SUBSTANCE: proposed method includes preliminary activation of surface of article followed by dipping in aluminum or aluminum-alloy melt; activation is performed by means of flow of pointed solid particles at size of 0.3-0.5 mm and rate of delivery of 100-120 m/s, after which activation is performed by means of globular solid particles at size of 1.0-2.0 mm and rate of delivery of up to 60 m/s. Temperature of melt is maintained between 660 and 780 C. EFFECT: reduced consumption of aluminum or its alloys; enhanced corrosion resistance of coats. 2 cl

Description

Изобретение относится к области нанесения защитных металлических покрытий на стальные и чугунные изделия погружением в расплав алюминия или его сплавов. The invention relates to the field of applying protective metal coatings on steel and cast iron products by immersion in aluminum melt or its alloys.

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.). Known methods of applying aluminum coatings to steel products by immersion in a melt, in which the preparation of the surface of the steel is applied, the application of preliminary protective coatings on steel before aluminization, the use of fluxes or a protective-reducing atmosphere (see Metal coatings of sheet and strip steel, Vitkin A.I. ., Teindl II, Publishing House "Metallurgy", 1971, 496 pp.).

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. The disadvantages of the known methods is that the use of preliminary protective coatings, for example, cadmium, tin, copper, quickly saturates the bath with foreign metals, making the process uneconomical, the use of fluxes with subsequent drying does not give stable results when applying aluminum coatings, the use of protective and protective-reducing atmospheres difficult with piece aluminization.

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). The closest analogue of the invention is a method of applying protective metal coatings on a product made of cast iron or steel, comprising pre-activating the surface of the product and then immersing it in the molten aluminum or its alloys in the bath, while activating the surface of the product is carried out by impact treatment with a stream of solid particles of size 0 , 3-1.0 mm at a feed speed of 60-100 m / s (see SU 1087563, C 23 C 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. The disadvantage of this method is that when immersed in a melt, a product with a developed rough surface quickly saturates aluminum with iron due to the intensive dissolution of ridges on a surface treated with a stream of solid particles, while a coating with an uneven thickness forms on a surface with a high degree of roughness, which leads to cost overruns aluminum.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в снижении расхода алюминия и его сплавов, а также в повышении коррозийной стойкости получаемых покрытий. The problem to which the invention is directed, is to reduce the consumption of aluminum and its alloys, as well as to increase the corrosion resistance of the resulting coatings.

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. The solution to this problem is achieved by the fact that in the method of applying protective metal coatings on products made of cast iron or steel, including pre-activating the surface of the product and then immersing the molten aluminum or its alloys in the bath, pre-activating the surface of the product is carried out by a flow of pointed solid particles of size 0 , 3-0.5 mm at a feed rate of 100-120 m / s, followed by treatment with globular solid particles of 1.0-2.0 mm in size at a feed speed of up to 60 m / s.

А также тем, что температуру расплава поддерживают в пределах 660-780^oС.And also the fact that the temperature of the melt is maintained within 660-780 ^o C.

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.When processing the surface of the product with solid spiky particles of 0.3-0.5 mm in size at a feed speed of 100-120 m / s, it is cleaned of scale, corrosion and contaminants, as well as its activation, that is, the potential surface energy of iron atoms increases and subsequent surface treatment of the product with globular-shaped solid particles of 1.0-2.0 mm in size at a feed speed of up to 60 m / s smooths out the surface roughness and, due to crushing of ridges on a peaked surface of a pointed shape of the surface, develops a network of interconnected capillaries in it. When a product with the indicated surface preparation is immersed in a melt of aluminum or its alloys with a temperature of 660-780 ^o С, the energy of iron atoms accumulated as a result of impact treatment of the steel surface is spent on interaction with aluminum atoms. When steel is heated to the temperature of the aluminum melt in the surface zone of the product, the stresses resulting from the shock treatment are relaxed due to the dislocation exiting to the metal surface and an elementary act of plastic deformation proceeding with the formation of the so-called active centers, characterized by increased atomic energy and leading to acceleration of chemical reactions there . Due to the processing of the product with globular solid particles 1.0-2.0 mm in size at a feed speed of up to 60 m / s, a network of capillaries is formed in a thin surface layer, into which, due to capillary forces, the aluminum melt penetrates, where the aluminum atoms come together and iron is necessary for their diffusion interaction. Moreover, the most easily and completely diffusion of aluminum atoms from the liquid phase between the atoms of solid iron is carried out in the process of polymorphic transformation into steel, characterized by an unsteady arrangement of iron atoms.

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. The developed set of technological regimes for applying aluminum coatings, including impact treatment of the surface sequentially with pointed and globular particles, which forms an activated layer with a network of interconnecting capillaries, and immersion of the product in the melt with a temperature close to the polymorphic transformation point of steel, create conditions for accelerating the formation of coatings, characterized by uniform thickness and high corrosion resistance. The developed technology allows to exclude chemical surface preparation, the use of fluxes, to reduce the consumption of aluminum by reducing its contamination with iron and to increase the corrosion resistance of the resulting coatings.

Claims

1. The method of applying a protective metal coating on products made of cast iron or steel, comprising pre-activating the surface of the product, followed by immersion in the molten aluminum or its alloys in the bath, characterized in that the preliminary activation of the surface of the product is carried out by a flow of solid particles of pointed shape with a size of 0.3 -0.5 mm with a feed speed of 100-120 m / s followed by treatment with solid particles of a globular shape with a size of 1.0-2.0 mm at a feed speed of up to 60 m / s.

2. The method according to claim 1, characterized in that the melt temperature is maintained within 660-780 ^o C.