Применению флюсов при алитировании изделий посвящено очень большое количество работ. Флюсы рекомендуется наносить на изделия в виде водных растворов или расплавов, а также на поверхность ванны с жидким алюминием. В качестве флюсов можно использовать смеси хлоридов и фторидов щелочных и щелочноземельных металлов, хлориды цинка и алюминия, криолит, борную кислоту, буру, фториды титана и циркония и др. Некоторые из этих флюсов, например фториды титана и циркония, дороги, поэтому применение их экономически не выгодно; другие флюсы являются не стойкими и быстро обедняются, теряя свою реакционную (флюсующую) способность. Флюсы несколько усложняют процесс алитирования, а нанесение их на поверхность алюминиевого расплава затрудняет последующую обливку арматуры.
Влияние скорости охлаждения алитированной стали 08кп в расплаве алюминия с различным содержанием кремния при температурах 700, 750 и 800° С на структуру покрытия.
Установлено, что для получения слоя интерметаллидов минимальной толщины при алитировании стальной полосы расплавом без добавки кремния необходимо охлаждать ее до температуры 400° С со скоростью не менее 16 град/сек.
Влияние скорости охлаждения алитированной стали на толщину слоя интерметаллидов в покрытии в значительной степени зависит от состава расплава. С увеличением содержания кремния в расплаве степень влияния скорости охлаждения уменьшается.
Скорости охлаждения в пределах 4 – 16 град/сек практически не оказали влияния на толщину слоя железо – алюминиевых соединений при алитировании в расплаве при температуре 560 – 700° С с содержанием кремния 7 % и при температуре 620 – 800 °С с содержанием кремния 11 %. Были опробованы флюсы различных составов на основе хлористых солей лития, калия, натрия, цинка, фтористого и кремнефтористого натрия. Хорошие, плотные покрытия получили при алюминировании через слой расплавленного флюса, " содержащего 47 % КС1, 38 % LiCl, 10 % ZnСl2 и 5 % NаF, с предварительной обработкой образцов в водном растворе с концентрацией смеси солей 500 г./л (смесь состояла из 30 % NaCl, 40 % КС1, 20 % ZnСl2 и 10 % Nа3АlF6). Прочное сцепление покрытия с основой достигалось при выдержке образца в течение 10 – 15 сек в расплаве алюминия при температуре 700 – 710° С. Однако с поверхности изделий после извлечения их из расплава алюминия трудно удалять остатки флюса. Кроме того, на поверхности алюминированной стали после удаления флюса могут оставаться пятна.
Применение восстановительной атмосферы (процесс Сендзимира) позволило устранить большинство трудностей, возникающих при нанесении алюминия на листовую сталь, и способствовало широкому промышленному внедрению способа горячего алитирования.
При отжиге в проходной печи в восстановительной азотоводородной атмосфере поверхность полосы полностью очищается от окислов. Отожженную полосу сразу же погружают в расплав, поэтому не требуется дополнительного расхода тепла на подогрев металла в расплаве алюминия. Лабораторные исследования на укрупненной установке показали, что при нагреве стальной полосы в печи до 700° С в атмосфере диссоциированного аммиака окисные пленки полностью удаляются и поверхность стали эффективно смачивается рас-плавленным алюминием. Продолжительность пребывания полосы в расплаве алюминия при 700 – 710° С составляла 5 – 10 сек.
Адгезия расплавленного алюминия к стали обеспечивается и при наличии на поверхности стали пассивной пленки или окислов железа (Fе304) определенной толщины. Поэтому при разработке технологии алитирования исследовали также возможность предварительного пассивирования или окисления поверхности перед погружением в расплав.
Поверхность стальных образцов смачивали расплавленным алюминием, если пленка окислов имела толщину не более 140 А; такая пленка образовалась после предварительного кратковременного нагрева в атмосфере азота с 1,5 % 02 при 230 – 270 °С. Образцы приходилось выдерживать в расплаве алюминия при 760° С и выше не менее 1 мин.
Таким образом, для получения удовлетворительного алюминиевого покрытия на стальной поверхности с окисной или пассивной пленкой необходимо повышать температуру расплава и увеличивать продолжительность выдержки в расплаве, что при непрерывном процессе алитирования стальной полосы нежелательно.
Чтобы оценить влияние способа подготовки поверхности на коррозионную стойкость алитированной стали, в лабораторных условиях (во влажной атмосфере, содержащей 0,1 % сернистого газа) испытали образцы, предварительно обработанные флюсом и в восстановительной атмосфере. Продукты коррозии удаляли 5 % ным раствором азотной кислоты. Скорость коррозии рассчитывали по разности массы образцов до и после испытания. У образцов, алитированных с применением флюса, скорость коррозии была значительно более высокой, так как остатки флюса во влажной атмосфере, по-видимому, создавали дополнительную агрессивную среду.
Кроме того, при извлечении образца из расплава наличие флюса на его поверхности препятствовало образованию при охлаждении окислов алюминия, которые являются основной его защитой от коррозии. В этом случае необходима дополнительная обработка поверхности (удаление флюса, окисление поверхности алюминия и т. п.).
Исследования показали, что применение восстанови тельной атмосферы при непрерывном алитировании стальной полосы наиболее эффективно. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что получению биметаллических соединений алюминий – железо с диффузионной связью в наибольшей мере удовлетворяет алитирование методом погружения, основными преимуществами которого является быстрота, сравнительно низкая температура, простота и получение, например, на поверхности арматуры при литье слоя жидкого алюминия, что обеспечивает качественную обливку.


  • Читать все новости