Спосіб обробки із ніобію, танталу та їх сплавів

Спосіб обробки виробів із ніобію, танталу та їх сплавів шляхом борування, який відрізняється тим, що вироби спочатку молібденують (вольфрамують), а потім борують у порошковій суміші, що містить мас.%: карбід бору - 40-80, фтористий натрій - 1,5-4,5, марганець - 3-7, розріджувач - решта. (19) (21) 98020981 (22) 25.02.1998 (24) 15.02.2001 (33) UA (46) 15.02.2001, Бюл. № 1, 2001 р. (72) Дзядикевич Юрій Володимирович, Кицкай Любов Іванівна (73) Дзядикевич Юрій Володимирович, Кицкай Любов Іванівна 32726 зується плавким затвором. Контейнер має будьякий переріз і розміри його залежать від розмірів і кількості виробів із ніобію і танталу. Для насичення використовували порошок карбіду бора В4С (ГОСТ 5744-74), фтористого натрію (ГОСТ 4463-66), марганцю (ГОСТ 6008-71) і оксиду алюмінію (Аl2O3) марки ГОО (ГОСТ 6912-74). Зернистість порошків знаходилась в межах 40100 мкм. При початковому використанні порошкової суміші всі компоненти змішують між собою з метою одержання однорідної маси. Перед проведенням процесу борування контейнер упаковують у такій послідовності. На дно контейнера засипали однорідну суміш компонентів товщиною 30±5 мм, а потім вставляли зразки, віддаль між якими складала 7-10 мм, а до стінок контейнера - 15±5 мм. Встановлені зразки повністю засипали сумішшю з одночасним її ущільненням, товщина шару суміші над зразками 40±5 мм. Після укладання суміші контейнер герметизували шляхом наведення плавкого затвору. Запакований контейнер поміщали в термічну піч нагріту до 1050°С, процес триває 6 годин. Компоненти порошкової суміші виконують такі функції. Карбід бора В4С - боруючий агент. Фтористий натрій NaF - активатор процесу насичення. Марганець і бор утворюють легкоплавку евтектику при 1020°С. Інертний розріджувач (Аl2О3) запобігає спіканню суміші і припікання її до поверхні металу. При нагріванні контейнера відбувається взаємодія карбіду бора з борним ангідридом із утворенням субоксиду бора В2О2, який переносить бор до поверхні металу. З другого боку, марганець і бор утворюють легкоплавку евтектику, яка розтікається по поверхні металу і процес насичення відбувається фактично із розплаву. Таким чином, поєднання кисневого транспорту бора і легкоплавкої евтектики сприяє процесу борування ніобію і танталу. По закінченню процесу борування контейнер охолоджують, розпаковують і відокремлюють на ситі порошкову суміш від борованих виробів. Боридне покриття щільне, добре зчеплене з основою, не має тріщин і сколів. З допомогою мікроре нтгеноспектрального аналізу встановлено, що на ніобії і танталі утворюється боридна фаза МеВ, яка містить від 20 до 50% молібдену (вольфраму). Постійну активність заявленого складу суміші підтримують перед кожним її повторним використанням шляхом добавки 10% карбіду бору, 3% NaF і 1% марганцю. Постійну активність суміші підтримують протягом 10-12-кратного її використання. Використовували такі склади боруючої порошкової суміші, мас.%: а) карбід бора - 40; фтористий натрій - 1,5; марганець - 3; оксид алюмінію - решта. б) карбід бора -60; фтористий натрій - 3; марганець - 5; оксид алюмінію - решта. в) карбід бора - 80; фтористий натрій - 4,5; марганець - 7; оксид алюмінію - решта. Товщина шару боридного покриття представлена в таблиці 1. Використання інгредієнтів нижче заявлених значень зменшує товщину покриття, а підвищення їх вмісту призводить до погіршення якості покриття (появляються тріщини, сколи, відшаровування від основи), спостерігається спікання суміші. Випробування на спрацювання в умовах тертя ковзання проводили на машині МИ-1, на якій зразки працювали в парі з секторами (дуга обхвату 22,2 мм) із загартованої сталі ШХ 15 при швидкості обертання шпинделя 420 об/хв і навантаженості 245 Н. Спрацювання оцінювали по втраті маси, мг (табл.2). Таким чином, використання запропонованого способу в 2 рази підвищує стійкість проти спрацювання борованих деталей. Заявлений об'єкт має такі переваги порівняно з прототипом: значно підвищується насичувальна здатність суміші і в 2 рази підвищується стійкість проти спрацювання борованих виробів. Спосіб обробки виробів із ніобію і танталу та їх сплавів може застосовуватися для поверхневого зміцнення різного типу конструкційних елементів спеціального призначення, наприклад, деталей та вузлів літальних апаратів, які використовуються у ракетній та космічній техніці. Таблиця 1 Товщина шару покриття, мкм Метал "а" "б" "в" 45 40 ніобій тантал 60 50 80 65 Таблиця 2 метал Товщина покриття, мкм, "б" Втрата маси, мг, після товщина покриття, мкм 2х104 обертів прототип втрата маси, мг, після 2х104 обертів ніобій 60 1,2 55 2,8 тантал 50 1,4 45 2,7 2 32726 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3