Спосіб хіміко-термічної обробки титанових сплавів

Спосіб хіміко-термічної обробки титанових сплавів, який полягає у насиченні з багатокомпонентного середовища, що містить активні складники як у газовому, так і в порошкоподібному стані, який відрізняється тим, що насичення проводять без контакту з порошкоподібним складником насичувального середовища з метою формування фазово однорідного покриття з високою якістю поверхні для підвищення його зносо- і корозійної тривкості. (19) (21) u201002634 (22) 09.03.2010 (24) 27.09.2010 (46) 27.09.2010, Бюл.№ 18, 2010 р. (72) ФЕДІРКО ВІКТОР МИКОЛАЙОВИЧ, ЯСЬКІВ ОЛЕГ ІГОРОВИЧ, ПОГРЕЛЮК ІРИНА МИКОЛАЇВНА, ПРОСКУРНЯК РОМАН ВАСИЛЬОВИЧ, САМБОРСЬКИЙ ОЛЕКСАНДР ВОЛОДИМИРОВИЧ (73) ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. Г.В.КАРПЕНКА НАН УКРАЇНИ 3 В основі корисної моделі лежать відомі факти про те, що під час насичення з багатокомпонентних середовищ, які містять активні складники у газовому і порошкоподібному станах, взаємодія з металом здійснюється як через ділянки безпосереднього контакту порошку з металом (твердофазна взаємодія), так і шляхом її доставки до поверхні металу через газову фазу (газофазна взаємодія). [Самсонов Г.В., Эпик А.П. Тугоплавкие покрытия. - М.: Металлургия, 1973. - 400 с]. Поставлене завдання вирішується тим, що у способі хіміко-термічної обробки титанових сплавів з багатокомпонентних середовищ, які містять активні складники як у газовому, так і в порошкоподібному стані, титан виноситься за межі порошкової засипки, що виключає його твердофазну взаємодію з порошком і запобігає припіканню мікрочастинок порошку до поверхні і погіршенню фазової однорідності покриття. Насичення титану активним складником середовища, що знаходиться у порошкоподібному стані, відбувається виключно через газофазну взаємодію за участю газової компоненти середовища. У результаті цього формується фазово однорідне покриття, підвищується якість поверхні, чим забезпечується висока зносоі корозійна тривкість. Приклад. Обробки проводять на зразках промислових титанових сплавів ВТ1-0 (технічно чис 53075 4 тий титан) та ВТ14 (α+β-сплав). Безпосередньо перед насиченням механічно поліровані зразки промивають у бензині, ацетоні, спирті та висушують. Обробки здійснюють за пропонованим способом у статичній атмосфері молекулярного азоту технічної чистоти (ГОСТ 9293-74) (вміст кисню ≤0,5 %) (карбонітрування), у вакуумі при тиску залишкових газів вакуумної атмосфери 1,3 Па (карбооксидування) або у вакуумі при тиску залишкових газів вакуумної атмосфери 1 Па (борування). Зразки розміщуються над засипкою порошкоподібного графіту електродного марки МГ (карбонітрування, карбооксидування) чи засипкою порошку карбіду бору (аморфного бору) (борування). У результаті обробок утворюються покриття, які складаються з поверхневої плівки (3-5 мкм) карбонітриду титану складу TiC0,5N0,6, карбооксиду титану складу ТіС0,5О0,5 чи монобориду титану ТіВ та перехідного шару твердого розчину кисню (азоту) в ос-титані (~ 60-100 мкм). Як видно з таблиць 1-3, обробка за пропонованим способом забезпечує вищу якість поверхні сформованих покриттів. Припікання часточок порошкоподібної складової середовища не відбувається, про що свідчать як візуальні спостереження, так і аналіз результатів рентгенівського фазового та мікро рентгеноспектрального аналізу. Таблиця 1. Характеристики покриття на титановому сплаві ВТ14 після відомого та пропонованого способу обробки у вуглецьазоткисневмісному середовищі. Спосіб обробки Шорсткість, мкм Втрата маси при терті, г Швидкість корозії, г/(м2×год) відомий 0,495 0,5084 1,510 пропонований 0,272 0,1250 0,002 Таблиця 2. Характеристики покриття на титановому сплаві ВТ1-0 після відомого та пропонованого способу обробки у вуглецькисневмісному середовищі. Спосіб обробки Шорсткість, мкм Втрата маси при терті, г Швидкість корозії, г/(м2×год) відомий 1,100 0,1024 0,00151 пропонований 0,285 0,0750 0,00040 Таблиця 3. Характеристики покриття на титановому сплаві ВТ1-0 після відомого та пропонованого способу обробки у борвуглецькисневмісному середовищі. Спосіб обробки Шорсткість, мкм Втрата маси при терті, г Швидкість корозії, г/(м2×год) відомий 0,613 0,1696 0,9216 пропонований 0,333 0,0023 0,8117 Згідно результатів трибологічних випробувань у парі з БрАЖ9-4л та сталлюУ8 при контактному навантаженні 2 МПа та швидкості 0,6 м/с на базі 5 км в АМГ-10 та моторному мастилі М14В2 та дослідження корозійних властивостей, проведених масометричним способом у 40-а та 80 % водному розчині сульфатної кислоти (найбільш агресивному середовищі серед інших її розчинів) без перемішування, за кімнатної температури і вільного доступу повітря, сформовані покриття забезпечують підвищення зносо- та корозійної тривкості титанових сплавів. Так, у порівнянні з відомим способом, втрата маси при терті у парі з бронзою зменшується у 4,1 та 1,4 рази, а швидкість корозії майже на три порядки і на порядок для карбонітрування та карбооксидування відповідно. Втрата маси при терті у парі зі сталлю для борування зменшується у 74 рази. 5 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 53075 6 Підписне Тираж 26 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