Спосіб нанесення карбідних покриттів на поверхню виробів з металів або їх сплавів

37353 Винахід стосується металургії, а саме хіміко-термічної обробки, що спрямована на утворення на поверхні виробів з металів або їх сплавів дифузійних карбідних покриттів і може бути використаний у машинобудівній та інших галузях промисловості, для зміцнення інструмента і деталей машин, що працюють в умовах великих контактних навантажень, тертя та зносу. Відомий найбільш близький за технічною суттю до технічного piшення, спосіб нанесення карбідних покриттів на поверхню виробів з металів або їх сплавів (див. "Диффузионные карбидные покрытия", В.Ф. Лоскутов, В.Г. Хижняк, Ю.А. Куницкий, М.В. Кивдрачук. - К.: Техника, 1991. - С. 6-13), що включає розміщення виробів в реакційній камері в активному середовищі, що містить принаймні карбідоутворюючий елемент, нагрівання та ви-держку виробів при температурі насичення. Активне середовище, у якому здійснюється цей процес, може бути у вигляді твердої, парової рідкої або газової фаз. Насичення з твердої фази відбувається при температурі 1273-1673 0К, з парової фази — при температурі 1273-1723 0К, а з рідкої фази - при 1173 1373 0К Швидкість утворення і якість покриттів, у значній мірі залежать від площі контакту часток матеріалу, що дифундує, з поверхнею матеріалу виробу, що насичується. При рівних температурах процесу термодинамічна вірогідність утворення карбідних фаз на поверхні виробів з металів або їх сплавів збільшується у ряду ZrC®TiC®NbC®NB2C®VC®V2C®Cr7C3®Cr23C6. В процесі нанесення карбідних покриттів здійснюється масообмін між поверхнею виробу, на яку вони наносяться і активним газовим середовищем, що утворюється в реакційному просторі. Це обумовлено тим, що у єдиній системі, що об’єднує активне газове середовище і поверхню виробу, при веденні процесу відбуваються певні хімічні реакції, що проходять одночасно чи послідовно не тільки в активному середовищі, але й на межі його розділу, а також усередині поверхні виробу, що оброблюється. В цьому випадку одним з найважливіших факторів є “ефект перемішування” усіх елементів, що взаємодіють і призводять до кінцевого етапу — нанесення покриттів. У зв’язку з тим, що у відомому процесі прийнятому нами за прототип, здійснюються лише термохімічні взаємодії "ефект перемішування" має недостатню швидкість та ефективність, тому мікротвердість покриттів, що отримуються, недостатня. В основу винаходу поставлено задачу такого вдосконалення способу нанесення карбідних пок-риттів на поверхню виробів з металів або їх сплавів, при якому за рахунок введення в реакційну зо-ну магнітного поля, що змінюється як за величиною, так і за напрямком, збільшується "ефект перемішування" елементів, що взаємодіють між собою і, як наслідок, підвищується мікротвердість покриттів, які отримуються на кінцевому етапі. Поставлена задача вирішується тим, що у спо-собі нанесення карбідних покриттів на поверхню виробів з металів або їх сплавів, що включає розміщення виробів в реакційній камері в активному середовищі, що містить, принаймні карбідоутворюючий елемент, нагрівання та видержку виробів при температурі насичення, згідно винаходу одночасно з нагріванням виробів на них виливають магнітним полем, яке змінюють як за величиною, так і за напрямком. Для підсилення дії магнітного поля в активне середовище можна додатково вводити частки речовин з магнітними властивостями, але які не взаємодіють з іншими складовими середовища і поверхні матеріалу. Причинно-наслідковий зв’язок між сукупністю ознак, та технічними результатами, що досягаються при її реалізації, полягає у наступному. Внаслідок термохімічних реакцій, якими супро-воджується будь який процес нанесення карбідних покриттів, на поверхні виробів з металів або їх сплавів у активному середовищі виникають феромагнітні речовини та їх сполуки. Магнітне поле, що виникає у цих сполуках, суттєво відрізняється від магнітного поля, що накладається на активне середовище, тому внаслідок взаємодії згаданих магнітних полей збільшується швидкість руху та змінюється напрямленість цих часток, що, як очевидно, призведе до прискорення та підвищення ”ефекту перемішування”. Як наслідок, частки карбідоутворюючих елементів будуть з більшою ефективністю насичувати поверхню виробів, що ще в більшій мірі буде мати місце при введенні в зону взаємодії часток матеріалу з магнітними властивостями, які будуть стикатися з частками матеріалів взаємодії і підвищувати їх кінетичну енергію. Зрозуміло, що всі ці явища призведуть до підвищення мікротвердості покриттів, які наносяться при практично незмінній, не ускладненій технологічності процесу, який можна здійснювати на відомому обладнанні. Спосіб конкретної реалізації об’єкту, проілюстровано на прикладі ванадування сплавів заліза у рідині, при цьому вибір середовища, або матеріалу карбідізації суттєво не впливає на можливість досягнення вищезгаданих технічних результатів. Виріб із сталі розміщують на підвісці або в корзині з проволоки ніхрому і занурюють у заздалегідь підготовлене розміщене в реакційній камері активне середовище, що складається з порошку бури і як карбідоутворюючий елемент - порошку Fe\/ і попередньо підігріте до температури насичення 1373 0К. Нагрівання виробів, розміщених у реакційній камері, здійснювалось у шахтній електропечі (СШОЛ 1.1.6/12) протягом 10,8 103с. Тривалість видержки виробів при нагріванні залежить від режимів шахтної електропечі і величині покриття, яке необхідно отримати і розраховується відомим чином. Вимірювання і автоматичне регулювання температури в процесі нагріву і ізотермічної видержки здійснювалося терморегулятором. Датчиком температури є платино- платинородієва термопара марки ПП-І, гарячий спай якої втикався безпосередньо у стінку реакційної камери. Протягом нагрівання на виріб накладалось магнітне полу шляхом розміщення коаксіальне реакційній камері індуктивної котушки. Напруженість магнітного поля H при цьому визначалася по наступній залежності: n × 1, 41U × Sin / 2pnt / lR , n - число витків індуктивної котушки; U = 220 в змінного струму; l -довжина індуктивної котушки; n -частота змінного струму, (50 Гц); t-час протікання процесу (с.); R -опір котушки (15 Ом). Як показали експерименти, мікротвердість покриттів, що отримуються, може бути підвищена орієнтовно в 1,3- 1,5 рази. H = 37353 При додатковому введенні в активне середовище часток з магнітними властивостями, наприклад, заліза, швидкість протікання процесу дещо підвищується, внаслідок чого можна регулювати і підвищувати продуктивність процесу як такого.