Спосіб отримання захисного карбід-титанового дифузійного покриття на титані

Спосіб отримання захисного карбідтитанового дифузійного покриття на титані, що передбачає насичення титану порошковим методом, який відрізняється тим, що дифузійне насичення проводять в режимі термоциклічної обробки в інтервалі температур 850-950°С, який охоплює температуру поліморфного перетворення титану 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 карбід-титанового дифузійного покриття є цементація титану в деревному вугіллі при ізотермічних витримках від 950 до 1100°С (Bungardt К, Rudmger К Z Metallkunde, 1976, Bd47 S 577) Однак, такий спосіб не дозволяє отримувати няння 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 достатньо МІЦНІ і ТОВСТІШІ покриття, а також по требує значних затрат енергії В основі винаходу поставлено завдання створити спосіб отримання захисного карбідтитанового покриття на титановій основі з підвищеною 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 порів титану з ^ - 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 (фиг 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)) Таблиця 1 Результати випробування на ЗНОСОСТІЙКІСТЬ зразків ВТ1 після хіміко-термічної обробки (ХТО) Масовий Масовий ЛІНІЙНИЙ № Коефіцієнт знос знос знос пари зразка тертя, f зразка, контртіла, тертя, І зр, МГ/КМ Ікт, МГ/КМ Іпт, мкм/км 1 0,161 4,9 7,93 46,7 2 0,174 8,3 3,83 73,3 3 0,125 59,0 1,63 303,2 Зауваження зразки №1 - цементований титан (ТЦО, t = 850 - 950 °С), 2 -цементований ти 44212 тан (ізотермічна витримка, t = 1100°С = const), 3 титан ВТ1 (вихідний матеріал без покриттів) Приклад конкретного виконання Як вихідну речовину використовували титан марки ВТ 1 Вугілля 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 стінок контейнера Решта 1/3 об'єму засипалася вугіллям, яке адсорбує кисень, що надходить з об'єму печі і таким чином, створюється майже безкисневе середовище Контейнер закривався щільною стальною кришкою Дифузійне насичення титану ВТ1 вуглецем 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 Ф г І РОЇПОДП мікротвердості Н ц по ріибині зразків тітану шся* нас -ЄІІЄЧ • — гермоци слговання 850—950 о — ПОіГС ФІГЗ Окаянноепйгасть •плану є, г - цементованого ігри 850 - 950°С термоциетювання), 110О°С (ізотермічна витримка) Дт/S, мг/см1 Залежність товщини ° карбід-титанового покриття від температури насичення 5 Температура, Режим Замітка °С мкм 900 70 стійке, пористе Ізотермічне 1000 95 стійке, поринасичення сте 1100 122 Висока пористість Термо850 - 950 180 дуже стійке, циклювання суцільне 60 180 t ХВ Фіг 4 Окалиностійкість нелегеваного титану ВТ1 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 а) 100 « 0 140 І60 1,25 Е 61 0 Л 80 160 240 3201, Г Д О О Я 160 240 3201, гад О Фіг 5 Корозійна стійкість цементованого титану ВТ 1 в 40 %-ному (а) : 75 % кому (б) водному розчині HjSOs •,• — ізотермічне насичання (1100°С), О, П — режим термоцнклювакня (850 - 950"С) При вказаних концентраціях розчияіі H;SOj корозія титану максимальна (Фокин М Н, Рускол Ю С, Моеояов А В Титан и его сшіавьі в химической промышленности Изя-во "Химия", Ленингтяд 1978 -200 с) мг/см1 400Ї320