При алитировании по методу Сендзимира (США) стальную полосу нагревают в окислительной среде до 450° С для сжигания остатков смазки и жиров и создания тонкой пленки окиси на поверхности. Затем ее подают в печь с восстановительной средой, где пленка окиси восстанавливается при температуре около 800° С. После этого полосу несколько охлаждают, пропускают через ванну с расплавленным алюминием, охлаждают почти до комнатной температуры и сматывают в рулон.
Метод фирмы Юнайтед Стейтс стил (США) предусматривает обезжиривание полосы в щелочных ваннах (анодное обезжиривание), после которых установлены устройства для промывки и сушки. После обезжиривания полоса поступает в печь с восстановительной средой для отжига, а оттуда – в ванну с расплавленным алюминием.
По методу фирмы «Шарон стил» (США) полосу перед погружением в ванну с расплавленным алюминием обдувают газообразным хлористым водородом. При этом температура поддерживается в таких пределах, что образующийся на поверхности полосы хлорид железа испаряется.
Фирма «Коутед мэтлз» (Англия) использует метод, при котором полосу перед поступлением в ванну алитирования отжигают в печи с окислительной средой при 500 – 650° С. На поверхности полосы сгорают остатки смазки и жиров и на ней образуется пленка окиси. Затем полосу травят в холодном 10 %-ном растворе соляной кислоты, промывают и сушат горячим воздухом. После сушки полоса поступает в печь с температурой 900 – 1000° С и нагревается в восстановительной среде водорода. Пройдя печь и зону охлаждения, полоса по закрытому каналу (без соприкосновения с воздухом) поступает в ванну алитирования. По выходе из ванны она охлаждается с помощью водяных брызгал (с обеих сторон), проходит через петлевую башню и направляется к ножницам и на моталку. Толщина алюминиевого покрытия составляет 0,0635 мм и промежуточного слоя Fе2Аl5 – около 0,013 мм.
Как уже указывалось, алюминиевое покрытие, получаемое горячим погружением, состоит из двух слоев: наружного алюминиевого и промежуточного, представляющего собой химическое соединение железа с алюминием. Толщина наружного алюминиевого слоя увеличивается с повышением скорости выхода полосы из ванны и ее температуры. Для получения равномерного и мелкокристаллического алюминиевого покрытия необходимо, чтобы полоса в период пребывания в ванне вибрировала.
Для получения удовлетворительной деформируемости полосы толщина промежуточного слоя не должна превышать 5 – 7 мкм. Толщину промежуточного слоя регулируют различными способами: изменяют температуру ванны и продолжительность пребывания полосы в ней; добавляют к алюминиевой ванне легирующий металл, снижающий скорость увеличения толщины слоя; предварительно покрывают стальную поверхность металлом или соединением, препятствующим реакции между железом и алюминием; вводят в состав металла основы (стали) легирующие элементы, замедляющие рост промежуточного слоя.
В последние годы в процесс алитирования были внесены усовершенствования, позволившие получать более равномерные по глубине слои и уменьшить налипание на поверхность стали расплава. На поверхность расплава наводят слой флюса, который защищает расплав от окисления, слегка растворяет поверхность металла и облегчает очистку поверхности металла от налипшего расплава. Прогрев изделий в слое флюса уменьшает время контакта деталей с расплавом, и поверхность стали разъедается меньше. Кроме того, прогрев деталей позволяет поддержать температуру сплава на уровне, лишь немного превышающем температуру ликвидуса, что уменьшает растворение стали в алюминии. Составы флюсов, применяемых при алитировании, приведены в табл. 25.
Иногда вместо расплавленного флюса для подготовки деталей к алитированию используют водные флюсы, состоящие из фтористого калия. В этом растворе детали обрабатывают при 60 – 80° С, сушат, подогревают в печи до 400° С и погружают в расплав алюминия и железа. Созданное таким образом на поверхности стальной детали покрытие предохраняет ее от окисления при подогреве и обеспечивает получение после обработки чистой поверхности. Подогрев и флюсование можно производить также в отдельной ванне, а затем переносить изделие в ванну с расплавом. После извлечения деталей из ванны избыток расплава удаляется вибрацией или сжатым воздухом. Выдержка во флюсе при 700 – 730° С длится 8 – 15 мин, а в расплаве, имеющем ту же температуру, 1 – 3 мин. Глубина алитированного слоя достигает 0,05 мм. Некоторые зарубежные фирмы алитируют автомобильные клапаны следующим образом. Клапаны устанавливают в приспособлении головками вниз и опускают на 3 мин в слой расплавленного флюса, нагретого до 730 °С (состав № 1 в табл. 25). Затем головки клапана помещают в расплав алюминия, выдерживают в нем 10 сек (при 730 °С), вынимают из ванны и обдувают сильной струей воздуха. При этом глубина образующегося слоя составляет 0,025 – 0,035 мм.
В работе описывается технология покрытия стали алюминием при низких температурах, разработанная Британской ассоциацией черной металлургии (BISRA). Полученный при этом материал обладает высоким сопротивлением коррозии и может подвергаться большому обжатию. Полоса проходит через ванну, содержащую в водном растворе метилового спирта алюминиевый порошок во взвешенном состоянии, который осаждается на стальной полосе с помощью электрофореза. После этого для уплотнения слоя алюминия полосу прокатывают. Толщина покрытия составляет 0,0083 – 0,038 мм. При этом следует иметь в виду, что при холодной прокатке стальная полоса получает наклеп, что ухудшает его способность к глубокой вытяжке. Аноды располагаются по стенкам ванны, а катодом служит полоса. Электрическое поле способствует осаждению частичек алюминия на поверхность стальной полосы. После выхода из ванны покрытия алюминиевая полоса проходит через печь, где растворитель испаряется. Индукционный нагрев обеспечивает точный контроль температуры.
Перед термообработкой стальная полоса с алюминиевым покрытием свертывается в рулон. Термообработка полосы заключается в медленном нагреве до 500° С и последующем охлаждении. На экспериментальной установке BISRA алюминием покрывают стальную полосу шириной 125 мм и толщиной 0,6 – 2,5 мм со скоростью 9 м/мин.


  • Читать все новости