Спосіб хіміко-термічної обробки титанових сплавів

Спосіб хіміко-термічної обробки титанових сплавів для підвищення корозійної тривкості в кисневмісних кислотах, який полягає у насиченні в розрідженій динамічній атмосфері азоту, який відрізняється тим, що охолодження від температури насичення до 500 °С проводять у кисневмісному середовищі при парціальному тиску кисню 0,010,1 Па для отримання шаруватого покриття, що містить оксидну (ТіО2) та оксинітридну (TixNxO1-х) складові. (19) (21) u201000582 (22) 21.01.2010 (24) 10.08.2010 (46) 10.08.2010, Бюл.№ 15, 2010 р. (72) ФЕДІРКО ВІКТОР МИКОЛАЙОВИЧ, ПОГРЕЛЮК ІРИНА МИКОЛАЇВНА, ТКАЧУК ОЛЕГ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ПРОСКУРНЯК РОМАН ВАСИЛЬОВИЧ (73) ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. Г.В.КАРПЕНКА НАН УКРАЇНИ 3 51936 Па. Охолодження при парціальному тиску кисню 0,01-0,1 Па забезпечує протікання у поверхневому шарі фазових перетворень з утворенням оксинітридів титану граничного складу, що перетворюються на оксиди титану, формуючи шарувате покриття, що містить оксидну (ТіО2) та оксинітридну (TiNxO1-x) складові. Проведення хіміко-термічної обробки поза вказаним інтервалом парціального тиску кисню є неефективним з огляду на зміну структурно-фазового стану поверхневих модифікованих шарів. Зокрема, за парціального тиску кисню нижче 0,01 Па формується покриття без поверхневого шару оксиду титану, з меншим вмістом кисневої компоненти у складі оксинітридної фазі, а, відтак, меншою долею іонної складової хімічного зв'язку у даній сполуці, а вище 0,1 Па без оксинітридної складової модифікованого шару, лише з оксидною поверхневою плівкою, схильною до відшарування, що сприяє збільшенню швидкості корозійного розчинення у кисневмісних кислотах. Активність кисню по відношенню до нітриду титану проявляється при 500-1400°С, тому нижче 500 °С охолодження азотованих титанових сплавів в кисневмісному середовищі є недоцільним. Подальше охолодження азотованих виробів має зміст проводити у вакуумі не нижче 0,1 Па з метою уникнення непередбачуваного забруднення поверхні. Згідно з корисною моделлю охолодження у кисневмісному середовищі забезпечує участь кисню в процесах у процесах фазоутворення з формуванням шаруватого покриття, що містить оксидну (ТіО2) та оксинітридну (TiNxO1-x) складові. При цьому підвищується поверхнева твердість та зберігається висока якість поверхні, що є додаткови 4 ми позитивними чинниками у забезпеченні високого рівня корозійно-механічних характеристик поверхні. Приклад. Обробку проводять на зразках промислового титанового сплаву ВТ14 ( сплав). Обробку здійснюють за пропонованим способом у розрідженій динамічній атмосфері азоту технічної чистоти (ГОСТ 9293-74). Перед подачею в реакційний простір печі азот вивільняють від кисню та вологи, пропускаючи через капсулу з силікагелем і нагріту на 50°С вище температури насичення титанову стружку. Через кожні 3-4 відпали для відновлення ефективності системи очистки азоту силікагель відпалюють при 180°С, 3-4 год, а титанову стружку замінюють на нову. У результаті обробки за пропонованим способом утворюється шарувате покриття, до складу якого входить поверхнева плівка товщиною до 3-5 мкм, що містить оксидну (ТіО2) та оксинітридну (TiNxO1-x) складові, та шар твердого розчину азоту в а-титані (~ 40-60 мкм). Як видно з таблиці, обробка за пропонованим способом забезпечує вищу якість поверхні і в 1,3 рази вищу поверхневу мікротвердість. Згідно з результатами дослідження корозійних властивостей, проведених потенціодинамічним і масометричним способами у 40 та 75% водних розчинах сульфатної кислоти, утворення шаруватого оксинітридного покриття забезпечує підвищення корозійної опірності титанових сплавів. У порівнянні з відомим способом, швидкість корозії зменшується у 12 разів, а стаціонарний потенціал корозії встановлюється в області позитивних значень. Таблиця Характеристики покриття на титановому сплаві ВТ 14 після відомого та пропонованого способу обробки Твердість повер- Швидкість корозії, Стаціонарний потеСпосіб обробки Шорсткість, мкм хні, ГПа мг/(м2хгод.) нціал корозії, В відомий 0,40 9,2 0,059 -0,6 пропонований 0,36 12,4 0,005 0,2 Комп’ютерна верстка І.Скворцова Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601