Спосіб отримання захисного залізо-титанового дифузійного покриття на титановій основі

Спосіб отримання захисного залізотитанового дифузійного покриття на титановій основі, що передбачає дифузійне насичення титану залізом газофазним методом, який відрізняється тим, що газофазне дифузійне насичення проводять в режимі термоциклічної обробки навколо температури поліморфного перетворення титану 882°С сумішшю із заліза, оксиду заліза, оксиду титану і хлористого амонію при такому співвідношенні компонентів, мас % залізо ПЖІМЗ - 54-56, оксид заліза - 4-6, оксид титану - 37-38, хлористий амоній - 2-3, причому режим термоциклічної обробки здійснюють в інтервалі температур 850-950°С Винахід відноситься до технології нанесення захисних неметалічних дифузійних покрить на металах і може бути застосований в ХІМІЧНІЙ та машинобудівній промисловості Карбід-титанові покриття наносяться різними методами (газовим, газотермічним, порошковим та ш), які описані в книзі Г В Самсонов, А П Эпик Тугоплавкие покрытия - М , Металлургия - 1973 400с Однак, ці способи потребують значних затрат енергії (температура процесу 1000 - 1200°С) а також вони не дозволяють отримувати покриття з рівномірним розподілом мікротвердості та підвищеною адгезією до основи, що веде до зниження його антифрикційних і жаростійких характеристик Найбільш близькими до запропонованого способу отримання карб ід-титанового дифузійного покриття є цементація титану в деревному вугіллі при ізотермічних витримках від 950 до 1100°С (Bungardt К, Rudmger K Z Metallkunde, 1976, Bd 47 S 577) Однак, такий спосіб не дозволяє отримувати достатньо МІЦНІ і ТОВСТІШІ покриття, а також потребує значних затрат енергії В основі винаходу поставлено завдання створити спосіб отримання захисного карбідтитанового покриття на титановій основі з підви щеною зносо-, окалино- та корозійною СТІЙКІСТЮ І також вибрати оптимальний температурний режим дифузійної цементації Поставлене завдання вирішується тим, що в піч поміщають контейнер з деревним вугіллям, або графітом і зразками Легування титанових зразків вуглецем проводилось в режимі термоциклічної обробки (ТЦО) навколо температури фазового перетворення титану (882°С) і для порівняння в режимі ізотермічної витримки при температурах від 900 до 1100°С Експериментальне встановлено, що режим ТЦО є кращим порівняно з ізотермічним Це пояснюється тим, що при температурі переходу титану з а - в ^-модифікацію його кристалічна гратка перебудовується і внаслідок цього генерується значна КІЛЬКІСТЬ вакансій, які в енергетичному відношенні найбільше сприяють адсорбції дифузанту і його глибшому проникненню в середину зразка, порівняно з ізотермічним насиченням Вибраний режим характерний тим, що він сприяє покращенню характеристик покриття (відсутність пористості (фіг 1), рівномірніший розподіл мікротвердості (фіг 2) а, отже, краща адгезія з основою і менша здатність до скрихчування, підвищена окалино(фігЗ), зносо- (табл 1) і корозійна СТІЙКІСТЬ В сірчаній кислоті (фіг 5) со 43942 Таблиця 1 Результати випробування на ЗНОСОСТІЙКІСТЬ зразків ВТ1 після хіміко-термічної обробки (ХТО) № Коефіцієнт зразка тертя, f Масовий Масовий знос знос зразка, контртіла, ЛІНІЙНИЙ 1 0,161 4,9 7,93 знос пари тертя, Іпт, мкм/км 46,7 2 0,174 8,3 3,83 73,3 3 0,125 59,0 1,63 303,2 проводилося при сталих температурах (900, 1000, 1100°С), а потім в режимі термоциклювання (850 950°С) протягом однакового часу - 5год Вибраний інтервал температур і період термоциклювання (т = 45хв) дозволяє повністю використовувати природні фазові перетворення титану для створення товстішого стійкого дифузійного покриття порівняно з ізотермічним насиченням (табл 2) Таблиця 2 І зр, МГ/КМ Ікт, МГ/КМ Зауваження зразки №1 - цементований титан (ТЦО, t = 850 - 950 °С), 2 -цементований титан (ізотермічна витримка, t = 1100°С = const), 3 - титан ВТ1 (вихідний матеріал без покриттів) Приклад конкретного виконання Як вихідну речовину використовували титан марки ВТ 1 Вупппя для цементації подрібнювалось до 'порошкоподібного стану в-кульовому млині Потім воно засипалось разом із зразками титану ВТ 1 в контейнер діаметром 30мм і висотою 70мм на 2/3 висоти і перекривалась стальною прокладкою, що щільно прилягала до спнок контейнера Решта 1/3 обєму засипалася вугіллям, яке адсорбує кисень, що надходить з обєму печі і таким чином, створюється майже безкисневе середовище Контейнер закривався щільною стальною кришкою Дифузійне насичення титану ВТ1 вуглецем Залежність товщини ° карбід-титанового покриття від температури насичення Режим Температура, °С 5 900 Термоциклювання 1000 95 1100 Ізотермічне насичення мкм 70 122 850 - 950 180 Замітка стійке, пористе стійке, пористе Висока пористість дуже стійке, суцільне Одержані карбід-титанові покриття можуть застосовуватись як антифрикційний матеріал у вузлах тертя механізмів, жаростійкий при підвищених температурах експлуатації (500 - 800°С) і як корозійностійкий матеріал в сірчаній кислоті 43942 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90