RU2680118C1 - Powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products - Google Patents
Powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680118C1 RU2680118C1 RU2018113155A RU2018113155A RU2680118C1 RU 2680118 C1 RU2680118 C1 RU 2680118C1 RU 2018113155 A RU2018113155 A RU 2018113155A RU 2018113155 A RU2018113155 A RU 2018113155A RU 2680118 C1 RU2680118 C1 RU 2680118C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zinc
- activator
- thermal diffusion
- powder
- inert filler
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 32
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 97
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 40
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 16
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims abstract description 8
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 abstract description 62
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 29
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 24
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 24
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 abstract description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 abstract 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 abstract 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 31
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 22
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N [Nitrilotris(methylene)]trisphosphonic acid Chemical compound OP(O)(=O)CN(CP(O)(O)=O)CP(O)(O)=O YDONNITUKPKTIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical class OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- PALNZFJYSCMLBK-UHFFFAOYSA-K magnesium;potassium;trichloride;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[K+] PALNZFJYSCMLBK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 2
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000976924 Inca Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FMRLDPWIRHBCCC-UHFFFAOYSA-L Zinc carbonate Chemical compound [Zn+2].[O-]C([O-])=O FMRLDPWIRHBCCC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011667 zinc carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000004416 zinc carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000010 zinc carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
- C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
- C23C10/36—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к химико-термической обработке, а именно, к процессу термодиффузионного цинкования стальных изделий в порошковых смесях и может быть использовано в отраслях промышленности, где детали и узлы механизмов, изготовленных из сталей различного назначения, работают в агрессивных средах, и подвергаются коррозионному воздействию.The invention relates to chemical-thermal treatment, namely, to the process of thermal diffusion galvanizing of steel products in powder mixtures and can be used in industries where parts and components of mechanisms made of steels for various purposes, work in aggressive environments, and are exposed to corrosion.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Одной из актуальных задач современного машиностроения является повышение надежности и долговечности стальных изделий, работающих в агрессивных средах.One of the urgent tasks of modern engineering is to increase the reliability and durability of steel products operating in aggressive environments.
Очевидно, что успешное решение данной задачи зависит от научных изысканий в области разработки и последующего оперативного внедрения в народное хозяйство как новых конструкционных материалов, так и защитных покрытий с повышенной коррозионной стойкостью. Следует отметить, что в данном научно-техническом направлении работы, связанные с усовершенствованием традиционных технологий нанесения защитных покрытий, являются перспективными и наименее затратными.Obviously, the successful solution of this problem depends on scientific research in the field of development and subsequent operational introduction into the national economy of both new structural materials and protective coatings with increased corrosion resistance. It should be noted that in this scientific and technical direction, work related to the improvement of traditional technologies for applying protective coatings is promising and least costly.
Одним из эффективных способов повышения коррозионной стойкости стальных изделий является нанесение защитного цинкового покрытия методом термодиффузионного цинкования в насыщающих порошковых смесях.One of the effective ways to increase the corrosion resistance of steel products is to apply a protective zinc coating by thermal diffusion galvanizing in saturating powder mixtures.
В зависимости от поставленной задачи порошковые смеси для термодиффузионного цинкования обычно включают цинковый порошок, активатор и инертный наполнитель с различным составом и процентным содержанием компонентов.Depending on the task, powder mixtures for thermal diffusion galvanizing usually include zinc powder, an activator and an inert filler with a different composition and percentage of components.
Известен состав для термодиффузионного цинкования металлических изделий (Авт.св. №1731872, опубл. 07.05.1992), включающий цинк и инертный наполнитель, и соединение, образующееся в процессе нагрева оксид углерода, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 20-92, инертный наполнитель 4-79,5, соединение, образующееся в процессе нагрева оксид углерода, содержащий карбонат цинка или органические бескислородные соединения 0,5-4,0.A known composition for thermal diffusion galvanizing of metal products (Aut. St. No. 1731872, publ. 07.05.1992), including zinc and an inert filler, and a compound formed during heating of carbon monoxide, in the following ratio of components, wt. %: zinc 20-92, inert filler 4-79.5, a compound formed during heating carbon monoxide containing zinc carbonate or organic oxygen-free compounds 0.5-4.0.
К недостаткам указанного состава следует отнести сложность контроля и регулировки выделившегося из соединения в процессе нагрева оксида углерода. В данном случае, количество выделяющегося в процессе нагрева оксида углерода зависит от многих факторов, а именно: температуры и времени цинкования, количества и химического The disadvantages of this composition include the complexity of control and adjustment of carbon monoxide released from the compound during heating. In this case, the amount of carbon monoxide released during the heating process depends on many factors, namely: temperature and time of galvanizing, quantity and chemical
состава соединения. Именно многофункциональная зависимость значительно усложняет проведение целенаправленной интенсификации процесса насыщения.compound composition. It is multifunctional dependence that significantly complicates the targeted intensification of the saturation process.
Известен состав для диффузионного цинкования стальных изделий (Патент РФ №2016139, опубл. 15.07.1994), включающий парооксидированный порошок цинка и магний, при следующем соотношении компонентов, мас. %: пороксидированный порошок цинка 80-96, магний 4-20.A known composition for diffusion galvanizing of steel products (RF Patent No. 2016139, publ. July 15, 1994), including steam-oxidized zinc and magnesium powder, in the following ratio, wt. %: poroxidized zinc powder 80-96, magnesium 4-20.
Основным недостатком указанного состава является его низкая насыщающая способность, обусловленная отсутствием в нем активных наполнителей, выполняющих роль ускорителей процесса насыщения цинком обрабатываемой поверхности.The main disadvantage of this composition is its low saturation ability, due to the absence of active fillers in it, which act as accelerators of the process of saturation of the treated surface with zinc.
Известен состав для диффузионного цинкования стальных изделий (Авт.св. №1138430, 07.02.1985), содержащий окись алюминия, цинк, хлористый аммоний, алюминий и сульфоциловую кислоту, при следующем соотношении компонентов, мас. %: цинк 30-40, хлористый аммоний 1-3, алюминий 10-12, сульфоциловая кислота 2-3, окись алюминия - остальное.A known composition for diffusion galvanizing of steel products (Aut. St. No. 1138430, 02/07/1985), containing aluminum oxide, zinc, ammonium chloride, aluminum and sulfocylic acid, in the following ratio, wt. %: zinc 30-40, ammonium chloride 1-3, aluminum 10-12, sulfocylic acid 2-3, aluminum oxide - the rest.
К недостаткам данного состава следует отнести относительно низкую его химическую активность, что, в конечном итоге, приводит к невысокой насыщающей способности известного состава.The disadvantages of this composition include its relatively low chemical activity, which, ultimately, leads to a low saturating ability of the known composition.
Известен состав для получения диффузионного цинкового покрытия (Авт.св. №1521790, 15.11.1989), включающий цинкосодержащее вещество - гартцинк, алюминий, хлористый аммоний, инертный наполнитель, магний и карналлит при следующем соотношении компонентов, мас. %: гартцинк 45-49, алюминий 2-3, магний 0,02-0,2, хлористый аммоний 0,02-0,2, карналлит 0,02-0,2, инертный наполнитель - остальное.A known composition for producing a diffusion zinc coating (Autosw. No. 1521790, 11/15/1989), comprising a zinc-containing substance - hartzinc, aluminum, ammonium chloride, inert filler, magnesium and carnallite in the following ratio of components, wt. %: gartsink 45-49, aluminum 2-3, magnesium 0.02-0.2, ammonium chloride 0.02-0.2, carnallite 0.02-0.2, inert filler - the rest.
К основному недостатку данного состава следует отнести высокую сложность его приготовления, а также достаточно низкую скорость насыщения обрабатываемой поверхности цинком. Так, например, при температуре цинкования 480°С и выдержки 6 часов толщина покрытия составляет всего 100 мкм.The main disadvantage of this composition is the high complexity of its preparation, as well as a fairly low rate of saturation of the treated surface with zinc. So, for example, at a galvanizing temperature of 480 ° C and holding for 6 hours, the coating thickness is only 100 μm.
Известен состав для диффузионного цинкования стальных изделий (Авт.св. №1571103, опубл. 15.06.1990 г.), 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.A known composition for diffusion galvanizing of steel products (Aut. St. No. 1571103, publ. 06/15/1990), containing zinc, aluminum, aluminum oxide and nitrilotrimethylphosphonic acid, in the following ratio of components, wt. %: zinc 25-40, aluminum 5-15, nitrilotrimethylphosphonic acid 1.5-3.5, alumina 41.5-68.5.
Следует отметить, что наличие в составе порошковой смеси нитрилотриметилфосфоновой кислоты, действительно, позволяет повысить коррозионные свойства цинкового покрытия за счет выделения в процессе цинкования (при температуре более 200°С) продуктов распада (фосфонатов), которые являются ингибиторами коррозии.It should be noted that the presence of nitrilotrimethylphosphonic acid in the powder mixture, in fact, allows to increase the corrosion properties of the zinc coating due to the release of decomposition products (phosphonates), which are corrosion inhibitors, during galvanizing (at temperatures above 200 ° C).
Одновременно фосфонаты предотвращают слипание порошковой смеси, что обеспечивает формирование качественного покрытия.At the same time, phosphonates prevent the powder mixture from sticking together, which ensures the formation of a high-quality coating.
Однако, многочисленными исследованиями не установлено заметного влияния нитрилотриметилфосфоновой кислоты на интенсификацию процесса насыщения цинком обрабатываемой поверхности, а также на увеличение толщины диффузионного слоя при одинаковом времени обработки по сравнению с известными составами.However, numerous studies have not established a noticeable effect of nitrilotrimethylphosphonic acid on the intensification of the process of saturation with zinc of the treated surface, as well as on the increase in the thickness of the diffusion layer at the same treatment time compared to the known compositions.
Известен состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования, раскрытый в изобретении «Способ изготовления порошковой смеси для термодиффузионного цинкования» (Патент РФ №2180018, опубл. 27.02.2002 г. ), включающий порошок цинка, инертный наполнитель и активатор при следующем соотношении ингредиентов, масс. %: инертный наполнитель 50-99, порошок цинка 0,6-40, активатор 0,4-10. В качестве инертного наполнителя используют оксид алюминия - электрокорунд или оксид кремния, а в качестве активатора - хлорид аммония.The known composition of the powder mixture for thermal diffusion galvanizing, disclosed in the invention, "A method of manufacturing a powder mixture for thermal diffusion galvanizing" (RF Patent No. 2180018, publ. 02.27.2002), including zinc powder, inert filler and activator in the following ratio of ingredients, mass. %: inert filler 50-99, zinc powder 0.6-40, activator 0.4-10. Alumina — electrocorundum or silica — is used as an inert filler, and ammonium chloride is used as an activator.
Основным недостатком известной смеси является невозможность проведения термодиффузионного цинкования при количестве в ней порошка цинка менее 20% (тем более, 0,6%), независимо от любого количественного соотношения инертного наполнителя и активатора. Следует также отметить, что использование в качестве активатора только одного ингредиента, а именно, хлористого аммония, при содержании в смеси цинкового порошка менее 30%, не может обеспечить необходимой ее химической активности для интенсивного протекания процесса насыщения поверхности обрабатываемого материала цинком.The main disadvantage of the known mixture is the inability to conduct thermal diffusion galvanizing when the amount of zinc powder in it is less than 20% (especially 0.6%), regardless of any quantitative ratio of inert filler and activator. It should also be noted that the use of only one ingredient as an activator, namely, ammonium chloride, when the content of zinc powder in the mixture is less than 30%, cannot provide the necessary chemical activity for the intensive process of saturation of the surface of the processed material with zinc.
Наиболее близким к предлагаемому является состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования стальных изделий (патент РФ №2617467, 25.04.2017 г), включающий цинковый порошок, активатор и инертный наполнитель в следующем соотношении, мас. %: цинковый порошок 45-50; активатор5-7; инертный наполнитель -остальное. В качестве активатора используется смесь, состоящая из следующих компонентов, мас. %: фторид кальция 35-40; фторид натрия 35-40; оксид марганца -остальное. В качестве инертного наполнителя используют смесь, состоящую из следующих компонентов, мас. %: оксид кальция 30-35; оксид магния 30-35; опока -остальное.Closest to the proposed is the composition of the powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products (RF patent No. 2617467, 04.25.2017 g), including zinc powder, activator and inert filler in the following ratio, wt. %: zinc powder 45-50; activator 5-7; inert filler is the rest. As an activator, a mixture is used, consisting of the following components, wt. %: calcium fluoride 35-40; sodium fluoride 35-40; Manganese oxide is the rest. As an inert filler use a mixture consisting of the following components, wt. %: calcium oxide 30-35; magnesium oxide 30-35; flask - the rest.
Как показали исследования, несмотря на подобранный и сбалансированный по компонентам состав порошковой смеси (по сравнению с приведенными выше), все же не удается в полной мере нейтрализовать отрицательное влияние окисной пленки, образующейся при нагреве на поверхности стального изделия и цинковом порошке, на процесс формирования защитного покрытия с максимальными характеристиками по толщине, содержанию цинка и коррозионной стойкости.As studies have shown, despite the composition of the powder mixture selected and balanced in components (compared with the above), it is still not possible to fully neutralize the negative effect of the oxide film formed upon heating on the surface of the steel product and zinc powder on the formation of the protective coatings with maximum characteristics in thickness, zinc content and corrosion resistance.
Учитывая актуальность проблемы в области повышения коррозионной стойкости стальных изделий, работающих в агрессивных средах (например, в морской воде), разработан состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования с оптимально сбалансированным составом и процентным соотношением входящих в него компонентов.Given the relevance of the problem in improving the corrosion resistance of steel products operating in aggressive environments (for example, in sea water), a composition of a powder mixture for thermal diffusion galvanizing with an optimally balanced composition and percentage of its constituents has been developed.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей предлагаемого изобретения является разработка порошковой смеси для термодиффузионного цинкования стальных изделий с целью интенсификации процесса формирования защитных покрытий, увеличения толщины диффузионного слоя, повышения содержания цинка в покрытии и повышения коррозионной стойкости стальных изделий за счет высокой химической активности летучих элементов, которые образуются при разложении компонентов, входящих в активатор и ускоряющих процессы переноса атомов цинка на обрабатываемую поверхность изделий, диффузии цинка в железную матрицу и диффузии железа в цинк.The objective of the invention is to develop a powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products in order to intensify the process of forming protective coatings, increase the thickness of the diffusion layer, increase the zinc content in the coating and increase the corrosion resistance of steel products due to the high chemical activity of volatile elements that are formed upon decomposition of components, entering into the activator and accelerating the transfer of zinc atoms to the surface of the products, diffusion Inca into the iron matrix and the diffusion of iron in the zinc.
Техническим результатом изобретения является то, что применение предложенного состава порошковой смеси для термодиффузионного цинкования стальных изделий позволяет интенсифицировать процесс формирования защитных покрытий и получать равномерные по толщине (237-245 мкм) с высоким содержанием цинка (61,7-62,3%), бездефектные (без трещин и отслоений), коррозионно-стойкие (коррозионная стойкость в камере нейтрального соляного тумана, не менее 980 час) цинковые покрытия.The technical result of the invention is that the use of the proposed composition of the powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products allows to intensify the process of forming protective coatings and to obtain uniform in thickness (237-245 microns) with a high content of zinc (61.7-62.3%), defect-free (without cracks and delamination), corrosion-resistant (corrosion resistance in a chamber of neutral salt fog, not less than 980 hours) zinc coatings.
Технический результат достигается при использовании порошковой смеси для термодиффузионного цинкования стальных изделий, состоящий из цинкового порошка, активатора и инертного наполнителя при следующем их соотношении, в мас. %:The technical result is achieved when using a powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products, consisting of zinc powder, activator and inert filler in the following ratio, in wt. %:
при этом активатор состоит из смеси следующих компонентов, в мас. %:wherein the activator consists of a mixture of the following components, in wt. %:
причем, соотношение содержания оксида железа к кремнию металлическому находится в пределах 3-5, а в качестве инертного наполнителя используют огнеупорный, прочный и moreover, the ratio of the content of iron oxide to silicon metal is in the range of 3-5, and as an inert filler, a refractory, durable and
сыпучий материал, например, оксид кремния, оксид алюминия, кварцевый песок или их смеси в любом качественном и количественном соотношении.bulk material, for example, silica, alumina, silica sand, or mixtures thereof in any qualitative and quantitative ratio.
В качестве порошка цинка используют порошок марки ПЦР-1 (порошок цинковый, полученный распылением расплава цинка инертным газом), выпускаемый в промышленном масштабе, имеющий следующий состав, мас. %: фракция менее 63 мкм -не менее 50,0; фракция 63-160 - не более 40,0; фракция более 160 мкм - не более 10,0.As a zinc powder, a PCR-1 powder is used (zinc powder obtained by spraying a zinc melt with an inert gas), produced on an industrial scale, having the following composition, wt. %: fraction less than 63 microns - not less than 50.0; fraction 63-160 - not more than 40.0; fraction more than 160 microns - not more than 10.0.
Содержание металлического цинка составляет не менее 98 мас. % по ГОСТ 12601-76.The content of zinc metal is not less than 98 wt. % according to GOST 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.Zinc powder of the PTsR-1 brand is widely used for thermal diffusion galvanizing of iron-carbon steels and alloys, cast iron and copper as part of powder mixtures, including, if necessary, various activators and inert fillers.
Выбор компонентов активатора и их процентное содержание обусловлен высокой химической активностью летучих элементов, образующихся при термодиффузионном цинковании в процессе разложения компонентов, входящих в активатор. Именно летучие элементы оказывают решающее положительное влияние на интенсификацию процесса формирования защитного покрытия (перенос атомов цинка на обрабатываемую поверхность изделия, диффузию цинка в железную матрицу и диффузию железа в цинк), что сопровождается повышением содержания цинка в покрытии, увеличением его толщины, а значит, и повышением его коррозионной стойкости.The choice of activator components and their percentage is due to the high chemical activity of the volatile elements formed during thermal diffusion galvanizing during the decomposition of the components included in the activator. It is volatile elements that have a decisive positive effect on the intensification of the process of forming a protective coating (transfer of zinc atoms to the surface of the product, diffusion of zinc into an iron matrix and diffusion of iron into zinc), which is accompanied by an increase in the zinc content in the coating, an increase in its thickness, and hence increasing its corrosion resistance.
Так, например, силикокальций является активным дегазатором и десульфуризатором. Его присутствие в составе активатора в качестве дегазатора препятствует насыщению металла водородом, тем самым, полностью исключается возможность возникновения водородной хрупкости материала при термодиффузионном цинковании, что согласно ГОСТ Р 9.316-2006 «Покрытия термодиффузионные цинковые. Общие требования и методы контроля», является обязательным требованием, особенно для изделий, изготовленных из высокопрочных сталей. Как десульфуризатор силикокальций нейтрализует отрицательное влияние серы, входящей в марочный состав сталей, на качество цинкового покрытия.So, for example, silicocalcium is an active degasser and desulfurizer. Its presence in the activator as a degasser prevents the saturation of the metal with hydrogen, thereby completely eliminating the possibility of hydrogen brittleness of the material during thermal diffusion galvanizing, which is according to GOST R 9.316-2006 “Thermal diffusion zinc coatings. General requirements and control methods ”is a mandatory requirement, especially for products made of high strength steels. As a silicocalcium desulfurizer, it neutralizes the negative effect of sulfur, which is part of the steel composition, on the quality of the zinc coating.
Фторид натрия повышает термодиффузионную активность процесса формирования защитных покрытий, ускоряя перенос атомов цинка на обрабатываемую поверхность изделия, диффузию цинка в железную матрицу и диффузию железа в цинк.Sodium fluoride increases the thermal diffusion activity of the process of forming protective coatings, accelerating the transfer of zinc atoms to the treated surface of the product, the diffusion of zinc into an iron matrix and the diffusion of iron into zinc.
Оксид железа также является катализатором при формировании защитных покрытий, а при его взаимодействии в определенном фиксированном соотношении с входящим в состав активатора металлическим кремнием, данный процесс резко активизируется вследствие протекания экзотермической реакции.Iron oxide is also a catalyst in the formation of protective coatings, and when it interacts in a certain fixed ratio with metallic silicon, which is part of the activator, this process is sharply activated due to an exothermic reaction.
Ортофосфорная кислота удаляет с поверхности обрабатываемого металла и цинкового порошка окисную пленку, а при термодиффузионном цинковании препятствует ее восстановлению. Следует отметить, что именно окисная пленка на поверхности обрабатываемого металла и цинкового порошка является основным барьером, затрудняющим взаимные диффузионные процессы при формировании защитных покрытий.Phosphoric acid removes an oxide film from the surface of the metal and zinc powder being treated, and during thermal diffusion galvanizing prevents its recovery. It should be noted that it is the oxide film on the surface of the treated metal and zinc powder that is the main barrier that impedes mutual diffusion processes during the formation of protective coatings.
Таким образом, использование предложенного активатора позволяет получать не только качественные коррозионно-стойкие покрытия, но и значительно снизить количество дорогостоящего цинкового порошка.Thus, the use of the proposed activator allows you to get not only high-quality corrosion-resistant coatings, but also significantly reduce the amount of expensive zinc powder.
В качестве инертного наполнителя используют огнеупорный, прочный и сыпучий материал, например, оксид кремния, оксид алюминия, кварцевый песок и др.As an inert filler, a refractory, strong and free-flowing material is used, for example, silicon oxide, aluminum oxide, quartz sand, etc.
Использование данных материалов позволяет повысить температуру плавления используемой порошковой смеси, увеличить ее кроющую способность, а также обеспечить очистку поверхности изделий от налипшей порошковой смеси в процессе термодиффузионного цинкования. Данные положительные факторы также позволяют повысить качество цинковых покрытий.The use of these materials allows to increase the melting temperature of the used powder mixture, to increase its hiding power, as well as to ensure that the surface of the products is cleaned of adhering powder mixture during thermal diffusion galvanizing. These positive factors also improve the quality of zinc coatings.
Следует отметить, что предлагаемый состав порошковой смеси может быть использован для интенсификации процесса формирования защитных покрытий (перенос атомов цинка летучими элементами активатора на обрабатываемую поверхность, диффузия цинка в железную матрицу, диффузия железа в цинк), тем самым повышая содержание цинка в покрытии, увеличивая толщину диффузионного слоя и повышая коррозионную стойкость при термодиффузионном цинковании деталей, изготовленных из широкого класса железоуглеродистых сталей, чугуна и меди.It should be noted that the proposed composition of the powder mixture can be used to intensify the process of formation of protective coatings (transfer of zinc atoms by volatile elements of the activator to the treated surface, diffusion of zinc into the iron matrix, diffusion of iron into zinc), thereby increasing the zinc content in the coating, increasing the thickness diffusion layer and increasing corrosion resistance during thermal diffusion galvanizing of parts made from a wide class of iron-carbon steels, cast iron and copper.
Использование оптимально сбалансированного заявленного состава порошковой смеси позволяет при термодиффузионном цинковании стальных изделий интенсифицировать процесс формирования защитных покрытий и получать равномерные по толщине (237-245 мкм) с содержанием цинка (61,7-62,3%), бездефектные (без трещин, отслоений и пор), коррозионно-стойкие (коррозионная стойкость в камере соляного тумана не менее 980 час) цинковые покрытия.Using the optimally balanced declared composition of the powder mixture during thermal diffusion galvanizing of steel products, it is possible to intensify the process of forming protective coatings and to obtain uniform in thickness (237-245 microns) with zinc content (61.7-62.3%), defect-free (without cracks, delamination and pore), corrosion-resistant (corrosion resistance in the salt spray chamber for at least 980 hours) zinc coatings.
Все вышеизложенное позволяет утверждать, что заявляемая порошковая смесь для термодиффузионного цинкования стальных изделий характеризуется не только новыми существенными признаками, а именно, оптимально сбалансированным составом ее ингредиентов и компонентов активатора, но и обеспечивает достижение требуемого технического результата - интенсификации процесса формирования защитных покрытий и получения равномерных по толщине, с высоким содержанием цинка, бездефектных, коррозионно-стойких, цинковых покрытий.All of the above allows us to state that the inventive powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products is characterized not only by new significant features, namely, by the optimally balanced composition of its ingredients and activator components, but also ensures the achievement of the required technical result - the intensification of the process of forming protective coatings and obtaining uniform thickness, with a high content of zinc, defect-free, corrosion-resistant, zinc coatings.
Исследование по оценке качества цинковых покрытий проводились на призматических образцах, размером 80×50×10 мм, изготовленных из стали 3.A study evaluating the quality of zinc coatings was carried out on prismatic samples measuring 80 × 50 × 10 mm made of steel 3.
Испытания на коррозионную стойкость проводили в камере нейтрального соляного тумана по ГОСТ 9.308.Corrosion resistance tests were carried out in a neutral salt fog chamber according to GOST 9.308.
Толщину диффузионного слоя определяли металлографическим методом на поперечных микрошлифах с использованием металлографического микроскопа ММР-4.The thickness of the diffusion layer was determined metallographically on transverse microsections using a metallographic microscope MMP-4.
Определение содержания цинка на поверхности покрытия проводили химико-спектральным методом на спектрометре ДФС-500The determination of zinc content on the surface of the coating was carried out by a chemical spectral method on a DFS-500 spectrometer
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Нанесение цинковых покрытий осуществляли по ГОСТ Р.9.316-2006 «Покрытия термодиффузионные цинковые». Общие требования и методы контроля». Предварительно обезжиренные образцы, размером 80×50×10 мм, изготовленные из стали 3 и необходимое количество порошковой смеси для термодиффузионного цинкования в заявленном соотношении ингредиентов (мас. %) и процентном соотношении компонентов активатора (мас. %) помещают в контейнер (реторту) с возможностью вращения. Контейнер герметизируют, помещают в печь и ведут термодиффузионное цинкование при температуре 420±5°С в течение 60 минут.После окончания процесса термодиффузионного цинкования и охлаждения контейнера образцы вынимают и очищают их поверхности от остатков порошковой смеси.Zinc coatings were applied according to GOST R.9.316-2006 “Thermal diffusion zinc coatings”. General requirements and control methods. " Pre-fat-free samples, 80 × 50 × 10 mm in size, made of steel 3 and the required amount of powder mixture for thermal diffusion galvanizing in the stated ratio of ingredients (wt.%) And the percentage of activator components (wt.%) Are placed in a container (retort) with the possibility of rotation. The container is sealed, placed in an oven and thermodiffusion galvanized at a temperature of 420 ± 5 ° C for 60 minutes. After the end of the process of thermodiffusion galvanization and cooling of the container, the samples are removed and their surfaces are cleaned of the remnants of the powder mixture.
Пример 1 (по изобретению)Example 1 (according to the invention)
Для обработки брали образцы, размером 80×50×10 мм, изготовленные из стали 3.For processing, samples were taken with a size of 80 × 50 × 10 mm made of steel 3.
В качестве порошковой смеси для термодиффузионного цинкования брали цинковый порошок, активатор и инертный наполнитель при следующем их соотношении, мас. %: цинковый порошок 30-35; активатор 9-11; инертный наполнитель - остальное. В качестве активатора брали смесь, состоящую из следующих компонентов, мас. %: силикокальций 45-50; фторид натрия 10-15; оксид железа 10-15; кремний металлический 2-5; кислота ортофосфорная - остальное. Соотношение оксида железа к кремнию металлическому находится в пределах 3-5. В качестве инертного наполнителя брали кварцевый песок. Порошковую смесь загружали в контейнер с обрабатываемыми образцами. Контейнер герметизировали, помещали в печь и проводили термодиффузионное цинкование при температуре 420±5°С в течение 60 минут. После окончания процесса цинкования и охлаждения контейнера, образцы вынимали и очищали от остатков порошковой смеси. Характеристики полученного цинкового покрытия приведены в таблице 1.As a powder mixture for thermal diffusion galvanizing took zinc powder, activator and inert filler in the following ratio, wt. %: zinc powder 30-35; activator 9-11; inert filler - the rest. As an activator, a mixture was taken consisting of the following components, wt. %: silicocalcium 45-50; sodium fluoride 10-15; iron oxide 10-15; silicon metal 2-5; phosphoric acid - the rest. The ratio of iron oxide to silicon metal is in the range of 3-5. Quartz sand was taken as an inert filler. The powder mixture was loaded into a container with processed samples. The container was sealed, placed in a furnace and thermodiffusion galvanized at a temperature of 420 ± 5 ° C for 60 minutes. After the process of galvanizing and cooling the container, the samples were removed and cleaned of the remnants of the powder mixture. The characteristics of the obtained zinc coating are shown in table 1.
Примечание: использование в качестве инертного наполнителя других огнеупорных, прочных и сыпучих материалов, например, оксида кремния или оксида алюминия не приводит к изменению характеристик (толщина, содержание цинка, коррозионная стойкость) цинкового покрытия.Note: the use of other refractory, strong and bulk materials, for example, silicon oxide or aluminum oxide, as an inert filler does not lead to a change in the characteristics (thickness, zinc content, corrosion resistance) of the zinc coating.
Пример 2 (сравнительный)Example 2 (comparative)
Образцы для обработки брали по примеру 1. В качестве порошковой смеси для термодиффузионного цинкования брали цинковый порошок, активатор и инертный наполнитель при следующем их соотношении, мас. %: цинковый порошок - менее 30; активатор - менее 9; инертный наполнитель - остальное. Соотношение компонентов активатора по примеру 1. Соотношение оксида железа к кремнию металлическому по примеру 1. Инертный наполнитель по примеру 1. Процесс термодиффузионного цинкования проводили по примеру 1.Samples for processing were taken according to example 1. As a powder mixture for thermal diffusion galvanizing took zinc powder, activator and inert filler in the following ratio, wt. %: zinc powder - less than 30; activator - less than 9; inert filler - the rest. The ratio of the components of the activator in example 1. The ratio of iron oxide to silicon metal in example 1. Inert filler in example 1. The process of thermal diffusion galvanizing was carried out according to example 1.
Характеристики полученного цинкового покрытия приведены в таблице 1.The characteristics of the obtained zinc coating are shown in table 1.
Пример 3 (сравнительный)Example 3 (comparative)
Образцы для обработки брали по примеру 1. В качестве порошковой смеси для термодиффузионного цинкования брали цинковый порошок, активатор и инертный наполнитель при следующем их соотношении, мас. %: цинковый порошок - более 35; активатор - более 11; инертный наполнитель - остальное. Соотношение компонентов активатора по примеру 1. Соотношение оксида железа к кремнию металлическому по примеру 1. Инертный наполнитель по примеру 1. Процесс термодиффузионного цинкования проводили по примеру 1.Samples for processing were taken according to example 1. As a powder mixture for thermal diffusion galvanizing took zinc powder, activator and inert filler in the following ratio, wt. %: zinc powder - more than 35; activator - more than 11; inert filler - the rest. The ratio of the components of the activator in example 1. The ratio of iron oxide to silicon metal in example 1. Inert filler in example 1. The process of thermal diffusion galvanizing was carried out according to example 1.
Характеристики полученного цинкового покрытия приведены в таблице 1.The characteristics of the obtained zinc coating are shown in table 1.
Пример 4(сравнительный)Example 4 (comparative)
Образцы для обработки брали по примеру 1. Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования аналогична примеру 1 В качестве активатора брали смесь, состоящую из следующих компонентов, мас. %: силикокальций менее 45; фторид натрия менее 10; оксид железа менее 10; кремний металлический менее 2; кислота ортофосфорная - остальное. Соотношение оксида железа к кремнию металлическому по примеру 1. Инертный наполнитель по примеру 1. Процесс термодиффузионного цинкования проводили по примеру 1.Samples for processing were taken in accordance with Example 1. A powder mixture for thermal diffusion galvanizing is similar to Example 1. As an activator, a mixture consisting of the following components, wt. %: silicocalcium less than 45; sodium fluoride less than 10; iron oxide less than 10; silicon metal less than 2; phosphoric acid - the rest. The ratio of iron oxide to silicon metal in example 1. An inert filler in example 1. The process of thermal diffusion galvanizing was carried out according to example 1.
Характеристики полученного цинкового покрытия приведены в таблице 2.The characteristics of the obtained zinc coating are shown in table 2.
Пример 5(сравнительный)Example 5 (comparative)
Образцы для обработки брали по примеру 1. Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования аналогична примеру 1 В качестве активатора брали смесь, состоящую из следующих компонентов, мас. %: силикокальций более 50; фторид натрия более 15; оксид железа более 15; кремний металлический более 5; кислота ортофосфорная - остальное. Соотношение оксида железа к кремнию металлическому по примеру 1. Инертный наполнитель по примеру 1. Процесс термодиффузионного цинкования проводили по примеру 1.Samples for processing were taken in accordance with Example 1. A powder mixture for thermal diffusion galvanizing is similar to Example 1. As an activator, a mixture consisting of the following components, wt. %: silicocalcium greater than 50; sodium fluoride more than 15; iron oxide more than 15; silicon metal more than 5; phosphoric acid - the rest. The ratio of iron oxide to silicon metal in example 1. An inert filler in example 1. The process of thermal diffusion galvanizing was carried out according to example 1.
Характеристики полученного цинкового покрытия приведены в таблице 2.The characteristics of the obtained zinc coating are shown in table 2.
Пример 6 (сравнительный)Example 6 (comparative)
Образцы для обработки брали по примеру 1. Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования аналогична примеру 1. Соотношение компонентов активатора по примеру 1. Соотношение оксида железа к кремнию металлическому менее 3. Инертный наполнитель по примеру 1. Процесс термодиффузионного цинкования проводили по примеру 1.Samples for processing were taken as in example 1. The powder mixture for thermal diffusion galvanizing is similar to example 1. The ratio of activator components in example 1. The ratio of iron oxide to silicon metal is less than 3. Inert filler in example 1. The process of thermal diffusion galvanizing was carried out as in example 1.
Характеристики полученного цинкового покрытия приведены в таблице 3.The characteristics of the obtained zinc coating are shown in table 3.
Пример 7 (сравнительный)Example 7 (comparative)
Образцы для обработки брали по примеру 1. Порошковая смесь для термодиффузионного цинкования аналогична примеру 1. Соотношение компонентов активатора по примеру 1. Соотношение оксида железа к кремнию металлическому более 5. Инертный наполнитель по примеру 1. Процесс термодиффузионного цинкования проводили по примеру 1.Samples for processing were taken as in example 1. The powder mixture for thermal diffusion galvanizing is similar to example 1. The ratio of activator components in example 1. The ratio of iron oxide to silicon metal is more than 5. Inert filler in example 1. The process of thermal diffusion galvanizing was carried out as in example 1.
Характеристики полученного цинкового покрытия приведены в таблице 3.The characteristics of the obtained zinc coating are shown in table 3.
Пример 8 (по прототипу патент РФ №2617467)Example 8 (prototype RF patent No. 2617467)
Образцы для обработки брали по примеру 1. Состав порошковой смеси, соотношение в ней ингредиентов (мас. %,), состав активатора, соотношение в нем компонентов (мас. %) согласно прототипу (патент РФ №2617467), состав инертного наполнителя, соотношение в нем компонентов (мас. %) согласно прототипу (патент №2617467). Процесс термодиффузионного цинкования поводили по примеру 1.Samples for processing were taken according to example 1. The composition of the powder mixture, the ratio of ingredients in it (wt.%), The composition of the activator, the ratio of components therein (wt.%) According to the prototype (RF patent No. 2617467), the composition of the inert filler, the ratio in it components (wt.%) according to the prototype (patent No. 2617467). The process of thermal diffusion galvanizing was carried out according to example 1.
Характеристики полученного цинкового покрытия приведены в таблице 4.The characteristics of the obtained zinc coating are shown in table 4.
Таким образом, заявляемый состав порошковой смеси для термодиффузионного цинкования стальных изделий позволяет интенсифицировать процесс формирования защитных покрытий, повысить содержание в нем цинка, увеличить толщину диффузионного слоя и повысить коррозионную стойкость стальных изделий за счет усиления химической активности летучих элементов, образующихся при термодиффузионном цинковании в процессе разложения компонентов, входящих в активатор.Thus, the claimed composition of the powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products allows you to intensify the process of forming protective coatings, increase the zinc content in it, increase the thickness of the diffusion layer and increase the corrosion resistance of steel products by enhancing the chemical activity of volatile elements formed during thermal diffusion galvanizing during decomposition components included in the activator.
Из таблиц 1-4 (пример 1) видно, что при использовании предлагаемого состава порошковой смеси для термодиффузионного цинкования стальных изделий наблюдается интенсификация процесса формирования равномерных по толщине (237-245 мкм) с высоким содержанием цинка (61,7-62,3%), бездефектных (без трещин, отслоений и пор), коррозионно-стойких (коррозионная стойкость в камере соляного тумана не менее 980 час) защитных покрытий.From tables 1-4 (example 1) it is seen that when using the proposed composition of the powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products, there is an intensification of the process of forming uniform in thickness (237-245 μm) with a high content of zinc (61.7-62.3%) defect-free (without cracks, delaminations and pores), corrosion-resistant (corrosion resistance in the salt fog chamber for at least 980 hours) protective coatings.
Следует также отметить, что при термодиффузионном цинковании стальных изделий с использованием предлагаемого состава порошковой смеси наблюдается значительная интенсификация процесса формирования защитного покрытия (перенос атомов цинка летучими элементами активатора на обрабатываемую поверхность, диффузия цинка в железную матрицу, диффузия железа в цинк), а значит, имеется реальная возможность варьировать режимом обработки (температура цинкования, время выдержки) в сторону уменьшения данных характеристик, что экономически целесообразно. Так, например, такие характеристики цинкового покрытия, как толщина (179-183 мкм), содержание цинка (51,3-51,5%) и коррозионная стойкость в камере нейтрального соляного тумана (не менее 870 час.) с использованием порошковой смеси по способу-прототипу формируются при температуре цинкования 420±5°С и времени выдержки 60 минут. При использовании предлагаемого состава порошковой смеси указанные значения данных характеристик получаются при температуре цинкования 390-400°С и времени выдержки 40-45 минут. Кроме того, не менее чем на 30.% снижается количество используемого дорогостоящего цинкового порошка,It should also be noted that during thermal diffusion galvanizing of steel products using the proposed composition of the powder mixture, a significant intensification of the process of formation of a protective coating is observed (transfer of zinc atoms by volatile elements of the activator to the treated surface, diffusion of zinc into the iron matrix, diffusion of iron into zinc), which means that a real opportunity to vary the processing mode (galvanizing temperature, holding time) in the direction of reducing these characteristics, which is economically feasible figuratively. For example, such characteristics of a zinc coating as thickness (179-183 μm), zinc content (51.3-51.5%) and corrosion resistance in a chamber of neutral salt fog (at least 870 hours) using a powder mixture according to the prototype method are formed at a galvanizing temperature of 420 ± 5 ° C and a holding time of 60 minutes. When using the proposed composition of the powder mixture, the indicated values of these characteristics are obtained at a galvanizing temperature of 390-400 ° C and a holding time of 40-45 minutes. In addition, the amount of expensive zinc powder used is reduced by no less than 30.%,
Как показали многочисленные эксперименты и видно из таблицы 1 (пример 2), таблицы 2 (пример 4), в результате высокой химической активности разработанной порошковой смеси, имеется реальная возможность снижения массового содержания ингредиентов в порошковой смеси и процентного содержания компонентов в активаторе при достижении достаточно высоких показателей качества цинкового покрытия. Однако, в данном случае, необходимо соблюдать фиксированное соотношение оксида железа к кремнию металлическому (таблица 3 (примеры 1, 6, 7). Следует отметить, и как видно из таблицы 1 (пример 3), и таблицы 2 (пример 5) увеличение массового содержания ингредиентов (цинковый порошок, активатор) в порошковой смеси и процентного содержания компонентов активатора приводит к перенасыщению цинком защитного покрытия, что сопровождается появлением в нем пористости.As shown by numerous experiments and can be seen from table 1 (example 2), table 2 (example 4), as a result of the high chemical activity of the developed powder mixture, there is a real possibility of reducing the mass content of ingredients in the powder mixture and the percentage of components in the activator when achieving sufficiently high quality indicators of zinc coating. However, in this case, it is necessary to observe a fixed ratio of iron oxide to silicon metal (table 3 (examples 1, 6, 7). It should be noted that both table 1 (example 3) and table 2 (example 5) increase the mass the content of ingredients (zinc powder, activator) in the powder mixture and the percentage of components of the activator leads to a supersaturation of the protective coating with zinc, which is accompanied by the appearance of porosity in it.
Как видно из данных, приведенных в таблице 4 (пример 8), способ-прототип не позволяет решить задачу изобретения и добиться требуемого технического результата по характеристикам цинкового покрытия аналогичным заявляемому изобретению.As can be seen from the data shown in table 4 (example 8), the prototype method does not allow to solve the problem of the invention and achieve the required technical result for the characteristics of the zinc coating similar to the claimed invention.
Таким образом, использование заявляемого изобретения позволяет интенсифицировать процесс формирования защитного покрытия, повысить содержание в нем цинка, увеличить толщину диффузионного слоя и повысить коррозионную стойкость стальных изделий.Thus, the use of the claimed invention allows to intensify the process of forming a protective coating, increase the zinc content in it, increase the thickness of the diffusion layer and increase the corrosion resistance of steel products.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018113155A RU2680118C1 (en) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | Powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018113155A RU2680118C1 (en) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | Powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2680118C1 true RU2680118C1 (en) | 2019-02-15 |
Family
ID=65442594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018113155A RU2680118C1 (en) | 2018-04-11 | 2018-04-11 | Powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680118C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111850459A (en) * | 2020-08-04 | 2020-10-30 | 盐城科奥机械有限公司 | High corrosion-resistant powder zincizing agent |
| CN111876723A (en) * | 2020-08-11 | 2020-11-03 | 盐城科奥机械有限公司 | Zinc impregnation method and anti-corrosion metal part |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2180018C1 (en) * | 2000-12-20 | 2002-02-27 | Акционерное общество закрытого типа "Высокодисперсные металлические порошки" | Method of preparing powdered mix for thermodiffusion zinc-plating |
| CN103320790A (en) * | 2013-05-24 | 2013-09-25 | 洪求耀 | Zinc chemical surface treatment technology |
| RU2617467C1 (en) * | 2016-03-17 | 2017-04-25 | Заклад Механизни Прогресс | Composition of powder mixture for thermodiffusion zinc-plating of steel products |
| CN107385384A (en) * | 2017-06-02 | 2017-11-24 | 广西南宁桂知科技有限公司 | A kind of powder zincizing steel piece of no hydrogen embrittlement and surface damage |
| RU2639755C1 (en) * | 2016-06-27 | 2017-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Method for gas nitration of products of structural steels |
-
2018
- 2018-04-11 RU RU2018113155A patent/RU2680118C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2180018C1 (en) * | 2000-12-20 | 2002-02-27 | Акционерное общество закрытого типа "Высокодисперсные металлические порошки" | Method of preparing powdered mix for thermodiffusion zinc-plating |
| CN103320790A (en) * | 2013-05-24 | 2013-09-25 | 洪求耀 | Zinc chemical surface treatment technology |
| RU2617467C1 (en) * | 2016-03-17 | 2017-04-25 | Заклад Механизни Прогресс | Composition of powder mixture for thermodiffusion zinc-plating of steel products |
| RU2639755C1 (en) * | 2016-06-27 | 2017-12-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Method for gas nitration of products of structural steels |
| CN107385384A (en) * | 2017-06-02 | 2017-11-24 | 广西南宁桂知科技有限公司 | A kind of powder zincizing steel piece of no hydrogen embrittlement and surface damage |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111850459A (en) * | 2020-08-04 | 2020-10-30 | 盐城科奥机械有限公司 | High corrosion-resistant powder zincizing agent |
| CN111850459B (en) * | 2020-08-04 | 2023-09-26 | 盐城科奥机械有限公司 | High corrosion-resistant powder zinc-impregnation agent |
| CN111876723A (en) * | 2020-08-11 | 2020-11-03 | 盐城科奥机械有限公司 | Zinc impregnation method and anti-corrosion metal part |
| CN111876723B (en) * | 2020-08-11 | 2023-08-29 | 盐城科奥机械有限公司 | Zinc impregnation method and anti-corrosion metal piece |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2617467C1 (en) | Composition of powder mixture for thermodiffusion zinc-plating of steel products | |
| US5652064A (en) | Environmentally friendly coating compositions, bonding solution, and coated parts | |
| US20050042440A1 (en) | Magnesium workpiece and method for generation of an anti-corrosion coating on a magnesium workpiece | |
| JP5101173B2 (en) | Method for hardening special steel and molten salt for carrying out the method | |
| FI96124C (en) | Process for dip coating of continuous steel strip | |
| EP1347075B2 (en) | Method of salt bath nitriding for producing iron member having improved corrosion resistance and iron parts | |
| RU2680118C1 (en) | Powder mixture for thermal diffusion galvanizing of steel products | |
| JP2009102696A (en) | SURFACE TREATMENT METHOD OF Ti-Al-BASED ALLOY, AND Ti-Al-BASED ALLOY OBTAINED THEREBY | |
| RU2651087C1 (en) | Powder mixture for thermodiffusion zinc coating of titanium alloys, the method of thermodiffusion zinc coating of the articles from titanium alloys | |
| RU2685841C1 (en) | Composition of powder mixture for thermodiffusion treatment of steel items, method of thermodiffusion treatment of steel products | |
| JP6743524B2 (en) | Anti-corrosion coated steel and its manufacturing method, anti-corrosion method for coated steel | |
| Xu et al. | Wetting of liquid Zinc-aluminum-magnesium alloy on steel substrate during hot-dipping: Understanding the role of the flux | |
| RU2559386C1 (en) | Composition of powder mixture for thermodiffusion galvanizing of items out of magnesium alloys, method of thermodiffusion galvanizing of items out of magnesium alloys | |
| Liu et al. | Formation mechanism of discoloration on die-cast AZ91D components surface after chemical conversion | |
| JP6874363B2 (en) | Anti-corrosion coated steel materials and their manufacturing methods, anti-corrosion methods for coated steel materials | |
| Kania | Kinetics of growth and structure of coatings obtained on Sandelin steels in the high-temperature galvanizing process | |
| Chaliampalias et al. | Effect of temperature and zinc concentration on zinc coatings deposited with pack cementation | |
| RU2760770C1 (en) | Method for combined boro-aluminizing of carbon steel | |
| RU2539888C2 (en) | Composition for thermodiffusion galvanising of steel products | |
| US3488233A (en) | Surface treatment of steels | |
| TWI894698B (en) | Hot-dip plated Al-Zn steel plate and its manufacturing method | |
| Jalaluddin et al. | ALUMINIDE COATING CHARACTERIZATION ON 304 SS USING SLURRY ALUMINIZING PROCESS | |
| SU1013512A1 (en) | Method for complex casehardening steel products | |
| SU1168626A1 (en) | Composition for alumosilicating chrome=nickel steels | |
| Wasserbauer et al. | Investigation of Ni-P coatings on AZ91 cast magnesium alloy |