Спосіб нанесення дифузійних покриттів на матеріали

Спосіб нанесення покриттів на основі будьяких металів чи металоїдів, що включає завантаження в герметичну реакційну камеру виробів, що Винахід відноситься до галузі хіміко-термічної обробки та може широко використовуватись в машинобудуванні, приладобудуванні для підвищення експлуатаційних характеристик виробів Найбільш близьким є спосіб нанесення дифузійних покриттів на основі перехідних металів та деяких металоїдів, описаний в патенті України № 54926 А опубл в бюлетені "Промислова власність" №3 2002 на конструкцію реакційної камери, що включає розміщення виробів в стакані, виготовленому з інертного матеріалу з графітовим дном, який завантажують в герметичну реакційну камеру, при цьому насичуючу суміш завантажують в ємність, прикріплену до кришки камери з можливістю перегортання, вакуумування до тиску 10 1 м м р т с т , нагрів до температури насичення, наступне вакуумування до тиску 10 1 мм рт ст , введення насичуючої суміші шляхом перегортання ємності, введення чотирихлористого вуглецю, ізотермічну витримку при температурі насичення та охолодження до кімнатної температури Недоліком цього способу є використання токсичного рідкого чотирихлористого вуглецю, яке потребує застосування посиленої системи вентиляції в робочому приміщенні Введення рідкого чотирихлористого вуглецю ускладнює конструкцію реакційної камери за рахунок системи вакуумних кранів, яка є можливою причиною порушення її герметизації оброблюються, розміщених в стакані, виготовленому з інертного жаростійкого матеріалу з графітовим дном, та завантаження насичуючої суміші в ємність, що прикріплена до кришки камери, вакуумування до тиску 10 1мм рт ст , нагрів до температури насичення, наступне вакуумування до тиску 10 1 мм рт ст, введення активатора, ізотермічну витримку при температурі насичення та охолодження, який відрізняється тим, що як активатор використовують фторид алюмінію, який завантажують в ємність разом з насичуючою сумішшю, при цьому фторид алюмінію та насичуючу суміш вводять шляхом перевертання ємності В основу цього винаходу поставлено задачу розробити спосіб та удосконалити технологічний процес нанесення дифузійних покриттів шляхом заміни рідкого чотирихлористого вуглецю на кристалічний фтористий алюміній, що дає можливість виключити з реакційної суміші токсичний чотирихлористий вуглець, замінивши його на нетоксичний в кристалічній формі фтористий алюміній, забезпечити отримання дифузійних покриттів необхідної товщини з високим комплексом експлуатаційних властивостей (мікротвердістю, ЗНОСОСТІЙКІСТЮ, жаростійкістю тощо) До того ж, спрощення конструкції реакційної камери за рахунок виключення системи введення чотирихлористого вуглецю, яка складалася з вакуумних кранів та швидко виходила з ладу, порушуючи вакуумну систему камери, дозволяє підвищити її надійність Фторид алюмінію (AIF3) - сіль, безкольорові кристали, густина 3100 кг/м При нагріванні сублімується без плавлення Фторид алюмінію утворює численні комплексні з'єднання Можна отримати пропусканням HF над АІ або АЬОз при червоному розжарюванні та іншими способами Використовують як складову частину електроліту, що служить для отримання та очищення алюмінію Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі, який включає завантаження в герметичну реакційну камеру виробів, що оброблюються, розміщених в стакані, виготовленому з 00 со (О 62738 інертного жаростійкого матеріалу з графітовим ри дном та завантаження насичуючої суміші в ємКамеру герметизують, нагрівають до темпера1 ність, що прикріплена до кришки камери з можлитури 1050°С, вакуумують до тиску 10 м м р т с т , 1 вістю перегортання, вакуумування до тиску 10 відключають насос, вводять фторид алюмінію із 2 м м р т с т , нагрів до температури насичення, нарозрахунку 4 г/м та порошок хрому з розрахунку 1 2 ступне вакуумування до тиску 10 мм ртст, вве80 г/м , та здійснюють витримку на протязі 2 годин дення активатору, ізотермічну витримку при темПісля закінчення процесу нанесення покриття випературі насичення та охолодження, новим є те, роби охолоджують разом з камерою до кімнатної що в якості активатору використовують фторид температури алюмінію, який завантажують в ємність разом з В результаті на поверхні виробів виготовлених насичуючою сумішшю, при цьому фторид алюміз технічного заліза утворюється шар карбіду хрому нію та насичуючу суміш вводять шляхом перевертовщиною 9,00 мкм, з мікротвердістю 16,5 ГПа, а тання ємності на сталі У8А - шар карбідів хрому товщиною 18,6 мкм з мікротвердістю 17,2 ГПа Насичуючою сумішшю може бути порошки будь-якого металу, деяких металоїдів (бору, кремПриклади застосування запропонованого спонію тощо) чи їх суміш собу представлені в таблиці, при цьому приклади 1-3 відносяться до прототипу Фторид алюмінію та насичуючу суміш розміщують в ємності, що прикріплена до кришки з моПри температурі нанесення покриттів нижче жливістю перегортання в охолоджуваній зоні реакніж 950° С та часу ізотермічної витримки менш ніж ційної камери Ємність перегортають після 2 години шари отримуються з малою товщиною досягнення температури ізотермічної витримки та Збільшення тривалості процесу більш ніж 6 годин проведення другого вакуумування, що виключає чи температури більш ніж 1100°С не призводить передчасний розпад активатору, окислення та до суттєвого покращення характеристик покриття насичення порошків під час нагрівання камери до та супроводжується значною витратою електричтемператури процесу ної енергії, а також сприяє швидкому виходу з ладу обладнання Спосіб здійснюють наступним чином вироби розміщують в стакані, виготовленому з інертного Запропонований спосіб нанесення покриттів жаростійкого матеріалу (наприклад, ситалу, АЬОз, на основі будь-яких металів та деяких металоїдів кварцове скло та інше) з графітовим дном, а потім не складний з технологічної точки зору, вибухобе- в герметичній реакційній камері В ємності, що зпечний, не вимагає багато вартового обладнання прикріплена до кришки реакційної камери з можта висококваліфікованого обслуговуючого персоливістю перегортання в охолоджуваній зоні реакналу, екологічно чистий ційної камери завантажують потрібну КІЛЬКІСТЬ Таким чином заміна галогенмісткої добавки фториду алюмінію та насичуючої суміші Камеру з дає можливість виключити з реакційної суміші токвмістом вакуумують до тиску 10 1 мм рт ст , нагрісичний чотирихлористий вуглець, замінивши його вають до температур насичення, ще раз вакуумуна фтористий алюміній, який в кристалічному стані ють до тиску 10 1 м м р т с т , відключають насос, не є токсичним, забезпечити отримання дифузійперегортають ємність, що забезпечує введення них покриттів достатньої товщини з високим комфториду алюмінію і насичуючих елементів в робоплексом експлуатаційних властивостей (мікротвечу зону камери та здійснюють витримку на протязі рдістю, ЗНОСОСТІЙКІСТЮ, жаростійкістю тощо), а 1 -6 годин Після закінчення процесу нанесення також спростити конструкцію реакційної камери за покриттів вироби разом з камерою охолоджують рахунок виключення системи введення чотиридо кімнатної температури хлористого вуглецю, яка складалася з вакуумних кранів та швидко виходила з ладу, порушуючи Приклад 1 вакуумну систему камери Вироби з технічного заліза та сталі У8А розміщують в стакані, який виготовлений з інертного Запропонований спосіб нанесення покриттів жаростійкого матеріалу з графітовим дном, а потім на основі будь-яких металів та деяких металоїдів в реакційну камеру 4г/м2 фториду алюмінію та 80 не складний з технологічної точки зору, вибухобег/м2 хрому завантажують в ємність, що прикріплезпечний, не вимагає багато вартового обладнання на до кришки реакційної камери з можливістю пета висококваліфікованого обслуговуючого персорегортання в охолоджуваній зоні реакційної каменалу, екологічно чистий Таблиця Склад наси- Вміст елечуючої суміші ментів 1 2 3 Порошок 80 г/м2 1 хрому 5 мл/м^ ССІ4 Порошок ніо80 г/м2 2 бію 5 мл/м2 ССІ4 № Матеріал, який насичується 4 Технічне залізо У8 Технічне залізо У8 Температура процесу, °С 5 1050 Час витрим- Товщина ки, год шару, мкм 6 7 2 8,0 Мікротвердість, ГПа 8 16,5 17,0 1050 2 17,2 5,5 25,5 12,0 27,5 62738 Продовження таблиці 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Технічне залізо 40 г/м 40 г/м 5 мл/м^ 2 80 г/м 4г/м" 2 80 г/м 4г/м"' 2 80 г/м 4 мл/м^ Технічне залізо У8А Технічне залізо У8А Технічне залізо У8А 80 г/м2 Технічне залізо 4 мл/м^ У8А Технічне залізо У8А Технічне залізо У8А Технічне залізо У8А Технічне залізо У8А Технічне залізо У8А Технічне залізо У8А Технічне залізо У8А Технічне залізо У8А Технічне залізо У8А Технічне залізо У8А 2 80 г/м 4 мл/м^ 2 ЗО г/м 4 мл/м^ 2 80 г/м 4г/м" 2 80 г/м 4г/м" 2 80 г/м 4г/м" 2 80 г/м 4г/м" 2 80 г/м 4г/м" 2 80 г/м 4г/м" 2 80 г/м 4г/м" 2 80 г/м 4г/м" Комп'ютерна верстка М Клюкш 1150 1050 1050 1050 1050 2 2 0,5 1 6 6,5 Підписне 12 21,0 24,0 8,3 29,3 30,0 170 0,6 0,6 3,5 16,5 17,2 7,5 16,5 17,2 12 16,5 17,2 12,5 16,5 17,2 4,0 16,5 17,2 7,6 16,5 17,2 9,2 16,5 17,2 9,5 16,5 19,6 1100 2 27,5 19,0 950 2 25,5 14,0 900 2 6,9 7,5 1050 2 33,0 20,5 1050 2 30,6 20 1050 2 7,8 16,5 1050 2 17,2 5,5 1050 16,5 110 2 9,0 16,8 1050 20 22 2 10 13,0 1050 23 14,8 У8 2 6 8 18,6 5 2 7 20 4 3 2 Порошок хрому Порошок ніобію ССІ4 Порошок хрому AIF3 Порошок титану AIF3 Порошок ніобію AIF3 Суміш порошків ніобію 50%+ хрому 50% AIF3 Порошок ванадію AIF3 Порошок кремнію AIF3 Порошок хрому AIF3 Порошок хрому AIF3 Порошок хрому AIF3 Порошок хрому AIF3 Порошок хрому AIF3 Порошок хрому AIF3 Порошок хрому AIF3 Порошок хрому AIF3 17,2 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119