Реакційна камера для нанесення дифузійних покриттів на поверхню сталей

Реакційна камера для нанесення дифузійних покриттів, що містить корпус та кришку, які виготовлені з жаростійкої сталі, при цьому до кришки камери прикріплена з можливістю перегортання ємність, в яку завантажують насичувальну суміш, всередині камери розміщена вставка для розташування виробів, що підлягають обробці, яка розташована в стакані з графітовим дном, яка відрізняється тим, що стінки стакана виготовлені з низьковуглецевої сталі, що не містить в своєму складі легуючих елементів. (19) (21) u200509125 (22) 27.09.2005 (24) 15.03.2006 (46) 15.03.2006, Бюл. № 3, 2006 р. (72) Лоскутова Тетяна Володимирівна, Бобін Андрій Борисович, Погребова Інна Сергіївна, Лоскутов Володимир Федорович, Бобіна Марина Миколаївна, Нестеренко Юрій Валерійович (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ "КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ" 3 13135 4 шару малої товщини та низької твердості; а також дозволяє запобігти легуванню отриманих - легування отримуваного карбідного шару на покриттів елементами, які входять до складу реакповерхні виробів елементами матеріалу камери, ційної камери, що підвищує експлуатаційні власщо знижує твердість та зносостійкість покриттів на тивості (мікротвердість, зносостійкість, жаростійробочий поверхні. В процесі проведення насиченкість тощо), значно зменшує роз'їдання та ня на внутрішній поверхні реакційної камери проруйнування стінок реакційної камери. ходить утворення хлоридів заліза та інших легуюПоставлена задача досягається тим, що в речих елементів матеріалу камери, насамперед, акційній камері для нанесення дифузійних покритхрому та нікелю. Розклад цих хлоридів на поверхні тів, що містить корпус та кришку, які виготовлені з виробів, яку насичують, призводить до легування жаростійкої сталі, при цьому до кришки камери карбідного шару цими елементами; прикріплена з можливістю перегортання ємність, в - в результаті утворення хлоридів елементів, яку завантажують насичуючу суміш., вироби на що входять в склад матеріалу реторти, відбуваспеціальній вставці розміщують в стакан з графіється роз'їдання та руйнування стінок реакційної товим дном та завантажують в реакційну камеру, камери, що призводить до швидкого виходу її з новим є те, що стінки стакану виготовлені з низьстрою. ковуглецевої сталі, що в своєму складі не містить, Найбільш близькою є реакційна камера для окрім заліза та вуглецю, легуючих елементів. нанесення дифузійних покриттів на основі перехіСутність корисної моделі пояснюється кресдних металів та деяких металоїдів, яка описана в ленням, де зображено реакційну камеру (Фіг.). [патенті України №54926 опубл. в бюлетені "ПроРеакційна камера містить корпус 1 та кришку мислова власність" №3 2003] на конструкцію реак2, якою камера закрита, які виготовлені з жаростійційної камери. кої сталі 12Х18Н9Т. В камері між корпусом і кришЗнежирені вироби розміщують в стакан, який кою розміщено вакуумне ущільнення 3. До корпусу виготовлений з інертного жаростійкого матеріалу приварена втулка 4 для охолодження вакуумного (ситал, алунд, кварцове скло) з графітовим дном, ущільнення. До кришки за допомогою шарнірного який завантажують в реакційну камеру, яка вигокріплення 5 та магнітного замку 6 пристосовується товлена з жаростійкої сталі 12Х18Н9Т. ємність 7 з завантаженим металізатором. Вироби Зверху камеру закривають кришкою, при цьо8, що підлягають обробці, розміщені на вставці 9, му до кришки камери прикріплена з можливістю яка, в свою чергу, розташована в стакані. Стакан перегортання ємність, в яку завантажують насискладений з труби 10, виготовленої з низьковуглечуючу суміш. Після герметизації в реакційній кацевої сталі, наприклад Ст.1, Ст.2, Ст.3 та дна 11, мері створюють вакуум 10-1Па за допомогою форвиготовленого з графіту та вільно вставленого в вакуумного насосу. При досягненні вказаного тиску трубу. форвакуумний насос відключають і проводять наПроцес насичення в реакційній камері нової грівання камери з вмістом до необхідної темпераконструкції здійснюється наступним чином: знежитури в електропечі. Далі в реакційній камері порені вироби 8 на спеціальній вставці 9 розміщують вторно створюють вакуумне середовище до тиску в стакані, що складається з труби 10, виготовленої 10-1мм.рт.ст., після чого вводять насичуючу суміші з низьковуглецевої сталі, з графітовим дном 11 і шляхом перегортання ємності та через кран ввозавантажують в реакційну камеру. В ємність 7, яка дять необхідну кількість чотирихлористого вугукріплена до кришки камери 2, завантажують мелецю. талізатор. Камеру з вмістом вакуумують до тису Охолодження зразків із нанесеним покриттям 10-1мм.рт.ст., нагрівають до температур насиченздійснюється разом із реакційною камерою, яку ня, ще раз вакуумують до тису 10-1мм.рт.ст. Після після завершення процесу виймають з печі. цього вводять металізатор, для чого відмикають Фазовий склад і основні характеристики карбімагнітний замок 6 та перегортають вміст ємкісні 7 дних покриттів (товщина, мікротвердість, мікрокрив стакан. Далі вводять чотирихлористий вуглець із хкість, мікропористість і т.д.) визначаються скларозрахунку 5 мл/м2 робочої поверхні та здійснюдом металевої частини насичуючою суміші, ють витримку. Після закінчення процесу нанесення температурна - часовими умовами ведення пропокриттів виріб разом з камерою охолоджують до цесів і кількістю вихідних реагентів, які вводяться в кімнатної температури. реакційний простір. Приклад 1 Раціональна витрата порошків карбідоутвоВиріб з технічного заліза та сталі У8 розміщурюючих елементів, які використовуються при нають на вставці в стакан, який виготовлений з низьнесенні покриттів становить 0,03-0,04кг/м.кв. ковуглецевої сталі (Ст.1, Ст.2, Ст.3) з графітовим Недоліком проведення процесу насичення в дном, а потім в реакційну камеру. В ємність, яка цій установці є використання матеріалу з якого укріплена до кришки камери, завантажують метавиготовлені стінки ізоляційного стакану - ситал, лізатор - 80г/м2 титану. кварцове скло, алунд. Матеріал, з якого виготовКамеру герметизують, нагрівають до темпералений стакан є крихким і, як слідство, потребує тури 1050°С, вакуумують до тиску 10-1мм.рт.ст., дуже обережного ставлення при проведенні техвідключають насос, вводять чотирихлористий вугнологічного процесу, щоб запобігти руйнування. лець із розрахунку 5мл на 1м2, та здійснюють виВ основу цієї корисній моделі поставлено затримку на протязі 2 годин. Після закінчення процедачу удосконалити реакційну камеру, шляхом засу насичення покриття вироби охолоджують разом міни матеріалу, з якого виготовлені стінки ізоляз камерою до кімнатної температури. ційного стакану, що дає можливість підвищити В результаті на поверхні виробів виготовлених строк та знизити вимоги щодо його використання, з технічного заліза з'являється шар карбіду титану 5 13135 6 товщиною 6,00мкм, з мікротвердістю 36,0ГПа, а на Приклади досліджень запропонованого спососталі У8 - шар карбіду титану товщиною 15мкм з бу представлені в таблиці, при цьому приклади 1-8 мікротвердістю 38,5ГПа. відносяться до прототипу. Таблиця 1. Приклади складу насичуючих сумішей та деяких характеристик покриттів, отриманих за аналогом та прототипом та в реакційній камері з використанням ізоляційного стакану виготовленого з низьковуглецевої сталі № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Склад насичуючої суміші Порошок титана Карбюризатор CCl4 Порошок титана Карбюризатор ССl4 Порошок ніобію Карбюризатор CCl4 Порошок хрому Карбюризатор ССl4 Порошок ніобію Карбюризатор ССl4 Порошок хрому Карбюризатор ССl4 Порошок хрому Порошок ніобію Карбюризатор ССl4 Порошок хрому Порошок ніобію Карбюризатор ССl4 Порошок хрому ССl4 Порошок хрому ССl4 Порошок ніобію ССl4 Порошок ніобію ССl4 Порошок хрому Порошок ніобію ССl4 Порошок хрому Порошок ніобію ССl4 Порошок хрому ССl4 Порошок хрому ССl4 Порошок ніобію ССl4 Порошок хрому Порошок ніобію ССl4 Порошок хрому Порошок ніобію ССl4 Порошок ніобію ССl4 Вміст елементів 2 160г/м 28г/м2 2 5мл/м 2 160г/м 28г/м2 2 5мл/м 2 160г/м 28г/м2 2 5мл/м 2 160г/м 28г/м2 2 5мл/м 2 160г/м 28г/м2 2 5мл/м 2 160г/м 28г/м2 2 5мл/м 2 80г/м 2 80г/м 28г/м2 2 5мл/м 2 80г/м 2 80г/м 28г/м2 2 5мл/м 2 80г/м 2 5мл/м 2 80г/м 2 5мл/м 2 80г/м 2 5мл/м 2 80г/м 2 5мл/м 2 40 г/м 2 40 г/м 2 5мл/м 2 40г/м 2 40г/м 2 5мл/м 2 80г/м 2 5мл/м 2 80г/м 2 5мл/м 2 80г/м 2 5мл/м 2 40г/м 2 40г/м 2 5мл/м 2 40г/м 2 40г/м 2 5мл/м 2 80г/м 2 5мл/м Матеріал, який насичується Темпер процес Час витримки, год Товщина мкм Мікротвердість ГПа Технічне залізо 1000 2 5,0 28 У8 1000 2 11,0 30 Технічне залізо 1050 2 5,0 26 Технічне залізо 1050 2 7,0 18 У8 1050 2 1,5 27.5 У8 1050 2 16,0 22 Технічне залізо 1050 2 6 17 У8 1050 2 17 22 Технічне залізо 1050 2 8,0 20,0 У8 1050 2 17,0 22,5 Технічне залізо 1050 2 5,5 25,5 У8 1050 2 12,0 27.5 У8 1050 2 20 26 Технічне залізо 1050 2 10 22 Технічне залізо 1050 2 8,0 20,0 У8 1050 2 17,0 22,5 Технічне залізо 1050 2 5,5 25,5 Технічне залізо 1050 2 10 22 У8 1050 2 20 26 У8 1050 2 12,0 27,5 Таким чином заміна матеріалу з якого виготовлені стінки ізоляційного стакану дає можливість підвищити строк та знизити вимоги щодо його використання, а також дозволяє уникнути легування 7 13135 8 карбідних шарів елементами, що входять до склапокриттів на основі будь-яких перехідних металів ду матеріалу камери, а за рахунок цього підвищина поверхню сталевих виробів не складний з техти мікротвердість отримуваних карбідних фаз, занологічної точки зору, вибухобезпечний, не вимахистити стінки камери від роз'їдання активним гає багатовартового обладнання та висококваліфіхлором, який утворюється в результаті дисоціації кованого обслуговуючого персоналу, екологічно чотирихлористого вуглецю чистий. Запропонований спосіб нанесення дифузійних Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 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