Спосіб нанесення дифузійних покриттів

Спосіб нанесення дифузійних покриттів, що включає завантаження в герметичну реакційну камеру карбюризатора та порошку титану, вакуум ування до тиску 10-1 мм рт. ст., нагрівання до температури насичення, наступне вакуум ування до тиску 10-1 мм рт. ст., введення чотирихлористого вуглецю, ізотермічну витримку при температурі насичення та охолодження, який відрізняє ться тим, що за 0,3-0,5 години до закінчення процесу насичення додатково вводять азот до тиску 760 мм рт. ст. (19) (21) u200705656 (22) 22.05.2007 (24) 10.10.2007 (72) БОБІН АНДРІЙ БОРИСОВИЧ, UA, ШАХРАЙЧУК МАРІЯ МИКОЛАЇВН А, U A, ХИЖНЯК ВІКТОР ГАВРИЛОВИЧ, U A, БОБІН А МАРИНА МИКОЛАЇВН А, UA (73) НАЦІОН АЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ", U A (56) 3 26865 Поставлена задача вирішується тим, що в відомому способі нанесення покриттів на основі титану, який включає завантаження в герметичну реакційну камеру карбюризатора та порошку титану, вакуум ування до тиску 10-1мм.рт.ст., нагрів до температури насичення, наступне вакуум ування до тиску 10-1мм.рт.ст., введення чотирихлористого вуглецю, ізотермічну витримку при температурі насичення та охолодження, додатково вводиться азот до тиску 760мм.рт.ст. За рахунок цього на поверхні оброблюваного виробу формується дифузійне покриття, яке складається з двох шарів: внутрішнього - на основі ТіС, та зовнішнього - Ti(N,C), що призводить до підвищення твердості зовнішньої зони при збереженні її достатньої пластичності. Карбід титану утворює з нітридом титану неперервний ряд твердих розчинів [Самсонов Г.В., Упадхая Г.Ш., Нешпор В.С Физическое материаловедение карбидов. - К.: Наук, думка, 1974. - 455с.] із широкою областю гомогенності карбонітридного твердого розчину, склад якого описується формулою TiCxNy. При цьому відзначено високий ступінь дефектності в неметалічній субградці і повну відсутність вакансій у металічній підградці. Такий карбонітридний твердий розчин змінює свою мікротвердість в області гомогенності по екстремальній залежності, причому її максимум відповідає карбонітриду TiC0,65N0,28 (38,6ГПа). Спосіб здійснюють наступним чином: вироби та насичуючу суміш, яка складається з (125135)г/м Ті та карбюризатора у співвідношенні на 3 частин Ті 1 частина карбюризатора, розміщують в герметичній реакційній камері. Камеру з вмістом вакуум ують до тиску 10-1мм.рт.ст., нагрівають до температур насичення (950-1100°С), ще раз вакуум ують до тису 10-1мм.рт.ст., відключають насос, вводять чотирихлористий вуглець із розрахунку (4-5)мл/м 2 робочої поверхні та здійснюють витримку на протязі 1-4 годин. За (0,30,5) години до закінчення вводять азот до тиску 760мм.рт.ст., (0,5-0,6)л/м 2. Після закінчення процесу нанесення покриттів виріб разом з камерою охолоджують до кімнатної температури. Приклад 1 Вироби з твердих сплавів ВК8 та Т15К6, 16г/м карбюризатора та 130г/м 2 титану розміщують в реакційну камеру. Камеру герметизують, нагрівають до температури 1000°С, вакумують до тиску 101 мм.рт.ст., відключають насос, вводять чотирихлористий вуглець із розрахунку 5мл на 1м 2, та здійснюють витримку на протязі 1,5 години. Через 0,5 години вводять азот з разрахунку 0,55л/м 2. Продовжують витримку ще 0,5 години. Після закінчення процесу насичення вироби охолоджують разом з камерою до кімнатної температури. В результаті на поверхні виробів виготовлених з ВК8 з'являється покриття, яке складається з внутрішнього шару карбіду титану товщиною 2,0мкм, з мікротвердістю 30,0ГПа та зовнішнього шару Ti(N,C) товщиною 4,5мкм з мікротвердістю 33,0ГПа, а на Т15К6 - товщина шар у карбіду ТіС 4 складає 2,00мкм, а мікротвердість 30,0ГПа, а шару Ti(N,C) - 3,5мкм та 33,5ГПа відповідно. Приклади досліджень запропонованого способу представлені в таблиці, при цьому приклади 1-2 відноситься до прототипу. При температурі нанесення покриттів нижче ніж 950°С та часу ізотермічної витримки менш ніж 1 година шари отримуються з малою товщиною. Збільшення тривалості процесу більш ніж 6 години чи температури більш ніж 1100°С не призводить до суттєвого покращення характеристик покриття та супроводжується суттєвою витратою електричної енергії, а також сприяє швидкому виходу з ладу обладнання. Зменшення вмісту Ті, ССІ4 та карбюризатору нижче мінімального значення, приведеного вище, призводить до отримання не суцільного шару карбідів та карбонітриду на поверхні твердих сплавів. Збільшення вище вказаних меж призводить до зайвих витрат цих компонентів, викликає відкладення сажі на поверхні та знижує якість отриманих покриттів. Запропонований спосіб нанесення покриттів на основі титану, вуглецю та азоту не складний з технологічної точки зору, вибухобезпечний, не вимагає багатовартового обладнання та висококваліфікованого обслуговуючого персоналу. № п/п 1 1 2 3 4 5 6 7 8 Склад Вміст Матеріал, який Температура насичуючої процесу, компонентів насичується суміші °С 2 3 4 5 Порошок титана 130г/м 2 ВК8 1000 Карбюризатор 16г/м 2 ССl4 5мл/м Порошок титана 130г/м 2 Т15К6 1000 Карбюризатор 16г/м 2 ССl4 5мл/м Порошок титана 130г/м 2 ВК8 950 Карбюризатор 16г/м 2 ССl4 5мл/м Азот 0,55л/м 2 Порошок титана 130г/м 2 Т15К6 1000 Карбюризатор 16г/м 2 ССЦ 5мл/м 2 Азот 0,55л/м 2 Порошок титана 130г/м 2 ВК8 1000 Карбюризатор 16г/м 2 ССl4 5мл/м 2 Азот 0,55л/м 2 Порошок титана 130г/м 2 ВК8 1000 Карбюризатор 16г/м 2 ССl4 5мл/м 2 Азот 0,55л/м 2 Порошок титана 130г/м 2 ВК8 1000 Карбюризатор 16г/м 2 ССl4 5мл/м Азот 0,55л/м 2 Порошок титана 130г/м 2 ВК8 1100 Карбюризатор 16г/м 2 ССl4 5мл/м 2 ви 5 Азот Порошок титана Карбюризатор ССl4 Азот 10 Порошок титана Карбюризатор ССl4 Азот 11 Порошок титана Карбюризатор ССІ4 Азот 12 Порошок титана Карбюризатор ССl4 Азот 9 26865 0,55л/м 2 130г/м 2 16г/м 2 5мл/м2 0,5л/м 2 130г/м 2 16г/м 2 5мл/м 2 0,6л/м 130г/м 2 16г/м 2 5 мл/м 2 0,4л/м 2 130г/м 2 16г/м 2 5мл/м 2 0,7л/м 2 6 ВК8 1000 2 2,5 4,5 30 33 ВК8 1000 2 2,5 4,5 30 33 ВК8 1000 2 1,0 2,0 ВК8 1000 2 2,0 3,0 30 28