Спосіб хіміко-термічної обробки для підвищення корозійної тривкості титанових сплавів

1 Спосіб хіміко-термічної обробки для підвищення корозійної тривкості титанових сплавів, який відрізняється тим, що нагрів у вуглецекисневмісному середовищі проводять при температу рах, які не перевищують температурний інтервал поліморфного перетворення, а саме при 900950°С, і ізотермічну витримку здійснюють протягом 5 год. для одночасного підвищення корозійної тривкості і збереження пластичної характеристики титанових сплавів 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як джерела вуглецю використовують графіт, як менш активне вуглецевмісне середовище для отримання у поверхневому шарі - карбооксидну фазу складу, що наближається до еквіатомного, а саме ТіСо,500,5, з вищим рівнем корозійної тривкості. Корисна модель відноситься до хімікотермічної' обробки, зокрема, до процесу насичення титанових сплавів з вуглецевмісних середовищ, які містять домішки кисню, і може знайти застосування в хімічній промисловості для виробів, що підлягають дії особливо агресивних середовищ Відомий спосіб підвищення корозійної тривкості виробів із титанових сплавів у вуглецевмісному середовищі, що місить домішки кисню, при якому їх обробку проводять у сажовій засипці в атмосфері аргону при температурі 1000°С протягом 10 годин. У результаті такого способу обробки утворюється покриття, яке містить карбід титану нестехіометричного складу ТіСо,5-ТіСое та невелику кількість субоксиду титану ТігО [Коррозионноэлектрохимические свойства термодиффузионных карбидных поверхностных слоев на титане / Томашов Н.Д , Чукаловская Т.В., Чеботарева Н.П., Ленская Т.Г. // Защита металлов. - 1989. - №2 С.257-261]. Недоліком відомого способу є висока температура обробки, яка перевищує температурний інтервал поліморфного перетворення титанових сплавів і зумовлює інтенсивний ріст зерен титанової матриці, призводячи до різкого її окрихчення. Отож, поряд з підвищенням корозійної опірності титану відбувається зниження пластичних характеристик металу, а тому, у цілому зниження його експлуатаційних властивостей [Федірко В.М., По грелюк І.М. Азотування титану та його сплавів. Київ: Наукова думка, 1995. - 220с]. В основу корисної моделі поставлене завдання удосконалення способу хіміко-термічної обробки, у якому підвищення корозійної тривкості титанових сплавів забезпечується створенням покриття, що містить потрійну сполуку - карбооксид титану, при збереженні пластичних властивостей титанової матриці за рахунок зниження температури обробки. В основі корисної моделі лежать відомі факти про володіння потрійними сполуками підвищеним комплексом характеристик (твердість, хімічна тривкість, теплопровідність, термо-ЕРС, швидкість окислення тощо), які при наближенні їх складу до еквіатомного перевищують властивості бінарних сполук [Соединения переменного состава и их твердые растворы / Швейкин B.C., Алямовский В.И., Зайнулин Ю.Г , Гусев А.И., Губанов В А., Курмаев Э.З. - Свердловск: УНУ АН СССР, 1984. 294с], [Алямовский СИ., Зайнулин Ю.Г, Швейкин Г.П. Оксикарбиды и оксинитриды металлов IVA и VA подгрупп. - М.: Изд-во "Наука", 1981. - 144с] Поставлене завдання вирішується тим, що у способі хіміко-термічної обробки титанових сплавів у вуглецекисневмісному середовищі нагрів проводять при температурах, які не перевищують температурний інтервал поліморфного перетворення, а саме при 900-950°С, а ізотермічну витримку ю 00 7085 протягом 5год. Обробка у вказаному діапазоні забезпечує протікання у поверхневому шарі фазових перетворень з утворенням карбооксидної фази. Проведення ХТО поза вказаним температурним інтервалом є неефективним з огляду зменшення товщини захисного покриття та формування у поверхневому шарі бінарних фаз - диоксиду титану в модифікації рутилу та карбіду титану, які володіють нижчою корозійною тривкістю (нижче 900°С), а також значного росту зерен титанової матриці, що викликає різке зниження її механічних характеристик (вище 950°С). Згідно з корисною моделлю використання у насичуючому середовищі в якості джерела вуглецю графіту - менш активного вуглецевмісного середовища у порівняні із сажею, як у відомому способі, дозволяє отримати карбооксидну фазу складу, що наближується до еквіатомного (ТіСо50о,5), що є додатковим позитивним чинником у забезпеченні корозійної тривкості відносно цієї потрійної сполуки іншого складу Приклад. Обробку проводять на промислових титанових сплавах різних структурно-фазових станів1 ВТ1-0 (технічно чистий титан), 0Т4 (псевдо-асплав), ВТ14 (а+р-сплав). Безпосередньо перед насиченням механічно поліровані зразки промивають у бензині, ацетоні, спирті, а згодом висушують. Обробку здійснюють за пропонованим способом у порошкоподібному графіті електродному марки МГ у статичній атмосфері аргону (ГОСТ 10157-79). . 4 У результаті обробки утворюється покриття, яке складається з поверхневої плівки (9-13мкм) карбооксиду титану та насиченого шару (твердого розчину кисню в а-титані) (~85мкм) з включеннями цієї ж потрійної сполуки у ньому на глибині до 45мкм Як видно з таблиці, використання пропонованого способу насичення титанових сплавів сприяє збільшенню товщини захисного покриття. Згідно результатів дослідження корозійних властивостей, проведених масометричним та електрохімічним способами у 80% водному розчині сульфатної кислоти (найбільш агресивному середовищі серед інших її розчинів) без перемішування, за кімнатної температури і вільного доступу повітря, утворення карбооксидного покриття забезпечує підвищення корозійної опірності титанових сплавів. У порівнянні з відомим способом, де дослідження корозійних властивостей проведені у менш агресивному середовищі (5н. або 20% розчині сульфатної кислоти) хоча і при вищій температурі (50°С), потенціал корозії встановлюється також в області позитивних значень, а швидкість корозії зменшується більш, ніж у 25 разів Крім цього, обробка за температур, які не перевищують температурний діапазон поліморфного перетворення запобігає катастрофічному росту зерен титанової матриці, а тому забезпечує збереження її пластичних характеристик. Таблиця Характеристики покриття на титановому сплаві ВТ 1-0 після відомого та пропонованого способу обробки Спосіб оброб- Товщина покриття, мкм ки відомий 80 пропонований 95 Комп'ютерна верстка М. Мацело Швидкість корозії, мг/(м2хгод.) 40 1,54 Тривалість захисту, год. 922 3600 Підписне Стаціонарний потенціал корозії, В 0,4 0,315 Тираж 28 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