Силицирование металла: от газового до жидкостного

Под силицированием металла понимают метод обогащения его поверхности кремнием. Цель процедуры – создать кислотостойкий слой с минимальными показателями пористости. Кроме того, в процессе происходит частичное изменение атомной решетки материала, за счет чего повышается его стойкость к износу.
 

Почему силицирование используют редко? 

При, казалось бы, очевидной пользе технологии широкого распространения в промышленности она получила. А все потому, что после могут не лучшим образом измениться некоторые характеристики материала. 

Один из очевидных недостатков силицирования в том, что однородную по составу поверхность, не имеющую пор, чаще всего получить не удается. К тому же очень сложно добиться результата, при котором на верхнем слое материала будет сконцентрировано большое количество кремния, а сам слой будет плотно соединяться с основой.

Если силицировать металл с нарушениями технологии, на верхнем слое металла может появиться осадок в виде оксида железа - феррита. А слишком насыщенная среда, в которой идет химико-тепловая обработка, способна привести к увеличению ломкости стали. Таким образом, на деталях, подверженных ударным нагрузкам, могут появляться трещины и другие дефекты.

Сферы применения силицирования

Несмотря на такое количество проблем этого способа обработки, его все-таки используют, но для ограниченного круга материалов: например, для тугоплавких металлов. Этому процессу подвергают стали с невысоким и откровенно низким содержанием углерода. А еще силицирование выбирают, если изменения параметров верхнего слоя деталей не сказываются на их характеристиках. Обычно это свойственно титану или прочным маркам чугуна. 

По особенностям процесса выделяют силицирование: 

• газовое, 
• электролизное,
• химическое жидкостное,
• в порошкообразное среде.

Чтобы вы могли заказать силицирование металла на лучших для себя условиях, опишем особенности каждой технологии.

Газовое силицирование

В этом случае наполнение поверхности кремнием происходит из газовой среды. Один из ее компонентов - тетрахлорид кремния (SiCl4), который может быть получен разными способами. Например, для этого пропускают газы через жидкость, содержащую данную соль. Источником также могут быть порошковые материалы, содержащие кремний. 

В зависимости от способа подачи тетрахлорида газовое силицирование может быть неконтактным или контактным. При неконтактном обрабатываемые детали помещают в контейнеры и заполняют емкости газом, насыщенным SiCl4. При контактном силицировании заготовки засыпают порошком, состоящим из двух компонентов: ферросилиция или карбида кремния. При взаимодействии с хлором или хлористым водородом он выделяет SiCl4. 

Газовое силицирование металла проводят в печах с ретортами или муфелями, которые можно нагревать и охлаждать. Реторты заполняют деталями и смесью, чтобы объем загрузки составил 75-80%, и вращают для равномерного распределения SiCl4. Давление и температуру в реторте подбирают так, чтобы обеспечить оптимальный процесс насыщения. 

После силицирования детали постепенно остывают в хлорных потоках, чтобы не окислиться. Затем их извлекают из реторты и очищают от примесей хлорного железа путем кипячения в воде.

Электролизное силицирование металла

Для молибдена и стали часто применяется электролизная технология, которая подразумевает использование оборудования для химико-термической обработки. Его основные компоненты:

• емкость с электролитом, в которую заготовка погружается, а затем среда нагревается;
• система электропитания, способная работать с постоянными или переменными токами; 
• автоконтроль установленных режимов и регулировки температуры. 

В процессе обработки кремний осаждается на деталь. Таким образом она защищается от коррозии электрохимическим способом. В качестве анодов в этом случае используют стержни, изготовленные из угля или графита. 

Перед тем как начать силицировать металл, заготовку предварительно очищают и высушивают, а затем медленно опускают в раствор. Ток подается только после того, как специалист убедится, что все элементы в ванной на своих местах и надежно закреплены. 

В зависимости от состава применяемого электролита нагрев среды достигает температуры от +950 до +1100. Период выдержки составляет от трех до пяти часов. По завершении процесса ток отключается, после чего детали извлекают и подвергают дальнейшей обработке, в частности, закалке. Их охлаждение происходит на свежем воздухе.

При силицировании необходимо учитывать, что размеры деталей после процесса могут незначительно, но меняться. Именно поэтому по окончании часто выполняют еще и шлифование.

Химическое жидкостное силицирование

Нашим предприятиям можно заказать силицирование металла и без электролиза, но тоже в жидкой среде. Этот способ намного проще, чем предыдущий. И тоже очень эффективен: он повышает износостойкость и кислотостойкость деталей. 

Насыщение этого типа может происходить в емкостях разной конструкции, что снижает затраты уже на этапе организации производства. Но нагрев среды в любом случае обязателен: для этого необходима температура минимум в 900, максимум в 1100 градусов Цельсия. Срок выдержки варьируется от двух до 10 часов. После извлечения деталей из ванны их охлаждают и, как правило, тоже подвергают закалке. 

Роль рабочей среды играет состав, основанный на смешении щелочных силикатов и различных добавок, активных восстановителей. Полученная жидкость часто пригодна для повторного использования. Следует помнить, что при нагревании среды может начаться процесс газообразования. Газы необходимо своевременно выводить из помещения с помощью вентиляционных вытяжек. 

Порошковое силицирование металла

Наиболее простой, но требующий технического оснащения способ, при котором заготовки и порошок помещают в герметичные контейнеры, изготовленные из нержавейки или из жаропрочных сталей. По форме и размерам такие емкости могут значительно отличаться друг о друга. В процессе термического воздействия происходит насыщение поверхности металла частицами и порошка и их внедрение в ее структуру. В этом случае важна плавность процесса: состав должен именно внедряться, а не налипать.

Преимущества силицирования металла нашими предприятиями

Силицирование металла - процесс, в котором всё зависит от соблюдения технологии и от качества оборудования. На нашем сайте эту услугу предлагают только компании, реально оценивающие свои возможности. Они выберут для ваших деталей самую оптимальную методику, выполнят работу быстро, безупречно и по самой комфортной для вас цене.

Начните выбор исполнителя с оформления заявки - и вы не будете разочарованы!   

Особенности деталей			Стоимость, руб./кг
Детали весом до 500 г			от 100
Мелкие детали общей массой до 3 кг			от 90
Тонкостенные детали с толщиной стенки не более 3 мм			от 85
Листовой прокат			от 80
Решетки, сетки			от 150