Спосіб нанесення дифузійних покриттів

Спосіб нанесення дифузійних покриттів на основі перехідних металів та деяких металоїдів, що включає завантаження виробів в герметичну реакційну камеру з насичувальною сумішшю, ва1 куумування до тиску 10 мм ртст, нагрівання до необхідної температури насичення, наступне ва1 куумування до тиску 10 мм ртст, введення чотирихлористого вуглецю, ізотермічну витримку при температурі насичення та охолодження, який відрізняється тим, що оброблювані вироби та насичувальну суміш до завантаження в реакційну камеру розміщують в стакані з інертного жаростійкого матеріалу Винахід відноситься до галузі хіміко-термічної обробки та може широко використовуватись в машинобудуванні, приладобудуванні для підвищення експлуатаційних характеристик виробів Відомий спосіб нанесення карбідних покриттів на поверхню сплавів при зниженому тиску, при якому виріб містять в камеру з порошком карбідоутворюючорго металу, створюють в камері вакум 10 м м р т с т , нагрівають вироби до температури 950-2000°С, вводять чотирихлористий вуглець та роблять витримку на протязі 2-4 годин (Кулиба Н А , Рева А Т Получение карбидных покрытий на сталях и латунях при пониженном давлении с применением четыреххлористого углерода В кн «Защитные покрытия на металлах», -Киев Наукова думка, вып 5, 1971 -65с ) Недоліком відомого способу є мала товщина з'являющихся карбідних шарів, висока крихкість Відомий спосіб нанесення карбідних покриттів на металах та сплавах, який включає завантаження виробів в реакційну камеру з порошком карбідоутворюючого елементу та деревне вугілля, вакумування до тиску 10 1 мм рт ст, нагрів до температур насичення 950-2000°С, повторне вакумування, заповнення камери чотирихлористим вуглецем, витримку, охолодження (А С №711782 С23С 11/08, надруковане 15 05 78) Покриття, отриманні цим способом мають недостатню ЩІЛЬНІСТЬ та твердість, малу товщину Відомий спосіб нанесення дифузійних покрит тів на металах та сплавах, що включає завантаження виробів в реакційну камеру з порошком карбідоутворюючого елементу та карбюризатором (ГОСТ2704-76), в склад якого входять деревне вугілля та вуглекислі солі барію, натрію, калію, кальцію (до 30% по масі), вакумування до 10 1 м м р т с т , нагрів до температури насичення 9502000°С, повторне вакумування, заповнення камери чотирихлористим вуглецем, витримку та охолодження (А С №1157876 не було опубліковано в відкритому друку), який є прототипом Недоліком цього способу є високий вміст в отриманих покриттях елементів, що входять до складу матеріалу, з якого виготовлена реакційна камера В процесі проведення насичення на внутрішній поверхні реакційної камери проходить утворення хлоридів заліза та інших легуючих елементів матеріал}' камери Розклад цих хлоридів на насичуваній поверхні виробів призводить до легування отримуваного карбідного шару на поверхні виробів елементами матеріалу камери, що в свою чергу знижує твердість та ЗНОСОСТІЙКІСТЬ покриттів на робочої поверхні В основу цього винаходу поставлено задачу розробити такий способ нанесення покриттів на основі будь-яких перехідних металів чи деяких металоїдів (наприклад, Si, В, N, С), який забезпечує отримання дифузійних шарів оптимальної товщини з високою твердістю та достатньою пласти ю (О о ю 50165 ють до температур насичення, ще раз вакумують 1 до тису 10 мм рт ст , відключають насос, вводять 2 чотирихлористий вуглець із розрахунку 5мл/м робочої поверхні та здійснюють витримку протягом 1 -6 годин Після закінчення процесу нанесення покриттів виріб разом з камерою охолоджують до кімнатної температури Приклад 1 2 Виріб з технічного заліза та сталі У8 28г/м 2 карбюризатора та 160 г/м хрому розміщують в стакан, який виготовлений з інертного жаростійкого матеріалу (наприклад, ситалу, АЬОз, кварцове скло та інше), а потім в реакційну камеру Камеру герметизують, нагрівають до темпера1 тури 1050°С, вакумують до тиску 10 мм рт ст , відключають насос, вводять чотирихлористий вуг2 лець із розрахунку 5мл на 1м , та здійснюють витримку на протязі 1 години Після закінчення процесу насичення покриття вироби охолоджують разом з камерою до кімнатної температури В результаті на поверхні виробів виготовлених з технічного заліза з'являється шар карбіду хрому товщиною 8,00мкм, з мікротвердістю 20000мПа, а на сталі У8 - шар карбідів хрому товщиною 17мкм з мікротвердістю 225000мПа Стакан, який виготовлений з цього матеріалу, Приклади досліджень запропонованого спосоза запропонованим способом, ізолює оброблювані бу представлені в таблиці, при цьому приклади 1вироби від стін реакційної камери, що запобігає 10 відносяться до прототипу попаданню елементів матеріалу, з якого виготовПри температурі нанесення покриттів нижче лена реакційна камера, в покриття За рахунок ніж 9 50°С та часу ізотермічної витримки менш ніж цього на поверхні оброблюваного виробу форму1 година шари отримуються з малою товщиною ється дифузійне покриття з мінімальним вмістом Збільшення тривалості процесу більш ніж б години інших елементів, що призводить до підвищення їх чи температури більш ніж 1100°С не призводить твердості при зберіганні достатньої пластичності до суттєвого покращення характеристик покриття та супроводжується суттєвою витратою електричДаний спосіб дозволяє наносити на поверхню ної енергії, а також сприяє швидкому виходу з лавиробів дифузійні покриття на основі будь-яких ду обладнання перехідних металів чи деяких металоїдів (наприклад, Si, В, N, С) Запропонований спосіб нанесення покриттів на основі будь-яких перехідних металів та деяких Спосіб здійснюють наступним чином вироби металоїдів (наприклад, Si, В, N, С) не складний з та насичуючу суміш розміщують в стакан, виготовтехнологічної точки зору, вибухобезпечний, не лений з інертного жаростійкого матеріалу (напривимагає багато вартового обладнання та висококлад, ситалу, АЬОз, кварцове скло та інше), а покваліфікованого обслуговуючого персоналу, екотім в герметичну реакційну камеру Камеру з логічно чистий вмістом вакумують до тису 10 1 мм рт ст , нагрівачністю за рахунок розміщення виробів, що оброблюють, та насичуючої суміші, яка складається з карбюризатора та порошків будь-яких перехідних металів чи деяких металоїдів (наприклад, Si, В, N, С), в стакан, який виготовлений з інертного жаростійкого матеріалу (наприклад, ситалу, АЬОз, кварцове скло та інше) Поставлена задача вирішується тим, що в відомому способі нанесення покриттів на основі будь-яких перехідних металів чи деяких металоїдів (наприклад, Si, В, N, С), який включає завантаження в герметичну реакційну камеру карбюризатора та порошку будь-якого перехідного металу чи деякого металоїду (Наприклад, Si, В, N, С), вакуму1 вання до тиску 10 мм рт ст , нагрів до температури насичення, наступне вакумування до тиску 10 мм рт ст , введення чотирихлористого вуглецю, ізотермічну витримку при температурі насичення та охолодження, додатково виріб, який оброблюється, та насичуючу суміш до завантаження в реакційну камеру розміщують в стакан виготовлений з інертного жаростійкого матеріалу (наприклад, ситалу, АЬОз, кварцове скло та інше) Матеріал стакану на протікання процесу і властивості покриття не впливає Таблиця № 1 2 3 4 Склад насичуючої суміші Порошок титана Карбюризатор ССІ4 Порошок цирконію Карбюризатор ССІ4 Порошок ванадію Карбюризатор ССІ4 Порошок ніобію Карбюризатор ССІ4 Порошок хрому Карбюризатор Вміст насичую- Матеріал, який чої суміші насичується 160 r/Mz Технічне залі28 vlt/ зо 5 мл/м 160г/м^1 Технічне залі28 vlt/ зо 5 мл/м^ 160 vlt/ 28 vlt/ 5 мл/м^ 160 vlt/ 28 vlt/ 5 мл/м^ 160 vlt/ 28 vlt/ Температура процесу Час витрим- Товщина Мікротверки шару, мкм дість, ГПа 1000 2 5,0 28 1000 2 3,5 27 Технічне залізо 1000 2 7,0 26 Технічне залізо 1000 2 5,0 26 50165 Продовження табл № 8 9 10 11 12 13 14 Склад насичуючої суміші Порошок ванадію Карбюризатор ССІ4 Порошок ніобію Карбюризатор ССІ4 Порошок хрому Карбюризатор ССІ4 Порошок кремнію ССІ4 Порошок кремнію ССІ4 Порошок хрому ССІ4 Карбюризатор Порошок хрому ССІ4 Карбюризатор Вміст насичую- Матеріал, який чої суміші насичується 160 г/м2 28г/м^ У8 5 мл/ м^ 160, г/ м^ У8 28 г/ м 2 5 мл/ м^ 160 vlt/ У8 28 г/ м^ 5 мл/ м^ ЗО г/м^ 2 мл/ м^ ЗО г/м^ Технічне залізо 2 мл/ м^ 160 г/м^ Технічне залі5 мл/м^ зо 28 г/м^ 160 г/м^ У8 5 мл/м^ 28 г/м^ Порошок хрому 21 22 23 24 25 26 27 28 29 ЗО 31 32 160 г/м 2 ССІ4 Карбюризатор 5 мл/м^ 28г/м^ ССІ4 Карбюризатор Порошок хрому ССІ4 Карбюризатор Порошок хрому ССІ4 Карбюризатор Порошок хрому ССІ4 Карбюризатор Порошок хрому ССІ 4 Карбюризатор Порошок хрому ССІ4 Карбюризатор Порошок хрому ССІ4 Карбюризатор Порошок хрому ССІ4 Карбюризатор 160 г/м 2 5 мл/м^ 28 г/м^ 160 г/м^ 5 мл/м^ 28 г/м^ 160 г/м^ 5 мл/м^ 28 г/м^ 160 г/м^ 5 мл/м^ 28 г/м^ 160г/м^ 5 мл/м^ 28 г/м^ 160 г/м^ 5 мл/м^ 28 г/м^ 160 г/м^ 5 мл/м^ 28 г/м^ 160 г/м^ 5 мл/м^ 28 г/м^ 5 мл/м^ 28 г/м^ Порошок ванадію ССІ4 Карбюризатор 160 г/м 2 5 мл/м^ 28 г/м^ 5 мл/м^ 28 г/м^ 160 г/м 2 ССІ4 Карбюризатор 5 мл/м^ 28г/м^ Порошок цирконію 160 г/м 2 ССІ4 5 мл/м^ 1000 2 1,5 27,5 1000 2 10,0 27 1000 2 16,0 22 1050 2 100 0,6 1050 2 150 0,6 1050 0,5 4,5 20,5 1050 05 10,5 23 Технічне залізо 1050 1 8 20,5 У8 1050 1 16,5 23 Технічне залізо 1050 2 8,5 20,5 2 17,5 23 160 г/м 2 ССІ4 Карбюризатор Час витрим- Товщина Мікротверки шару, мкм дість, ГПа 160 г/м 2 ССІ4 Карбюризатор Порошок цирконію 20 160 г/м 2 5 мл/м^ 28г/м^ 160 г/м^ 5 мл/м^ 28 г/м^ Порошок ванадію 19 ССІ4 Карбюризатор Порошок хрому ССІ4 Карбюризатор Порошок хрому 18 5 мл/м^ 28 г/м^ 160 г/м^ 5 мл/м^ 28 г/м^ Порошок хрому 17 ССІ4 Карбюризатор Порошок хрому ССІ4 Карбюризатор Порошок хрому 16 160 г/м 2 Порошок хрому 15 Температура процесу У8 Технічне залізо 1050 3 9 20,5 У8 1050 3 18,5 23 Технічне залізо 900 2 3,5 18,5 У8 900 2 5,5 22 5 Технічне залізо 950 2 7,0 У8 950 2 16 23 Технічне залізо 1100 2 10,0 20,5 У8 1100 2 18,5 23,0 Технічне залізо 1150 2 9,1 20,0 У8 1150 2 19,0 23,0 Технічне залізо 1050 2 7,5 29,0 У8 1050 2 16,0 30,0 Технічне залізо 1050 2 4,0 29,0 У8 1050 2 10,5 30,0 50165 Продовження табл № Склад насичуючої суміші Карбюризатор Вміст насичую- Матеріал, який чої суміші насичується 28 г/м2 Порошок ніобію 33 34 35 36 37 38 160 г/м2 ССІ 4 Карбюризатор Порошок ніобію ССІ 4 Карбюризатор Порошок титана 5 мл/м^ 28г/м2 160 г/м^ 5 мл/м^ 28г/м^ 160 г/м^ 5 мл/м 28г/м2 160г/м^ 5 мл/м^ 28 vlt/ ЗО vlt/ 2 мл/м^ ЗО vlt/ 2 мл/м^ ССІ 4 Карбюризатор Порошок титана ССІ 4 Карбюризатор Порошок кремнію ССІ 4 Порошок кремнію ССІ 4 Температура процесу Час витрим- Товщина Мікротверки шару, мкм дість, ГПа Технічне залізо 1050 2 6,0 27,0 У8 1050 2 12,5 30,0 Технічне залізо 1050 2 6,5 30,5 У8 1050 2 13,5 32,5 Технічне залізо 1050 3 150 1,0 У8 1050 3 100 1,0 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71