Реакційна камера для нанесення карбідних покриттів

Реакційна камера для нанесення карбідних покриттів, що містить корпус та кришку, виготовлені з жаростійкої сталі, всередині камери розміщена вставка для розташування виробів, що підлягають обробці, яка відрізняється тим, що кришка споряджена ємністю для завантаження метал ізатора, яка закріплена з можливістю перегортання, при цьому вставка з виробами, що підлягають обробці, розташована в стакані, який виконано у вигляді труби з інертного жаростійкого матеріалу з знімним графітовим дном Винахід відноситься до галузі хіміко-термічної обробки та може широко використовуватись в машинобудуванні, приладобудуванні для підвищення експлуатаційних характеристик виробів Найбільш близькою є установка для нанесення карбідних покриттів на базі шахтної печі типу СШОЛ 116/12 (Лоскутов В Ф та ш Карбідні покриття на сталях і твердих сплавах, - Тернопіль Лілея, 1998 - С 33-35) Обезжирені зразки, порошок карбідоутворюючого елементу (титану, ванадію, ніобію, цирконію, хрому) й речовину, яка містить вуглець завантажують шарами при відсутності безпосереднього контакту між ними в контейнери, що приварені до вставки, поміщені в реакційні камери, виготовлені з жаростійкої сталі 12Х18Н9Т Зверху камеру закривають кришкою, яка приварена до вставки Після герметизації в реакційній камері створюють вакум 10 1 Па за допомогою форвакумного насосу При досягненні вказаного тиску форракумний насос відключають і проводять нагрівання камери з вмістом до необхідної температури в електропечі Далі в реакційній камері повторно створюють вакумне середовище вказаного вище тиску, після чого з ємкості через кран вводять необхідну КІЛЬКІСТЬ чотирихлористого вуглецю Охолодження зразків із нанесеним покриттям здійснюється разом із реакційною камерою, яку після завершення процесу виймають з печі Фазовий склад і основні характеристики карбідних покриттів (товщина, мікротвердість, мікрокрихкість, мікропористість і т д) визначаються складом металевої частини насичуючої суміші, температурно - часовими умовами ведення процесів і КІЛЬКІСТЮ ВИХІДНИХ реагентів, які вводяться в реакційний простір Раціональна витрата порошків карбідоутворюючих елементів, які використовуються при нанесенні покриттів становить 0,05-0,07кг/м кв Для здійснення процесу неїзотермічної цементації в реакційну камеру вводять речовини, які містять вуглець, КІЛЬКІСТЬ якого становить 0,005кг/м кв Чотирихлористий вуглець, витрата якого становить 0,005л/м кв, є необхідним для утворення хлоридів насичуючих елементів В той же час, активний хлор, одержаний при розпаді чотирихлористого вуглецю, який не був використаний для утворення хлоридів насичуючих елементів та залишився в реакційному просторі в надлишку, активно взаємодіє з поверхнею зразків і камери, роз'їдаючи їх Недоліками проведення процесу насичення в цій установці є - необхідність введення зайвої, в порівнянні з оптимальною, КІЛЬКОСТІ металізатору, тому що треба враховувати карбід ізацію порошків в результаті неїзотермічної цементації, необхідність введення вуглецьмістячих домішок (деревного вугілля, карбюризатору, тощо) Нестача таких домішок в насичуючий (О о> ю 54926 суміші призводить до зневуглецювання чи в результаті дисоціації чотирихлористого вуглецю, недостатнього навуглероження поверхневих шарів та виключити з процесу необхідність введення в виробів, а, як слідство, до утворення на поверхні склад суміші для насичення вуглецьмістячих замість карбідного покриття твердого розчину або домішок (деревного вугілля, карбюризатору тощо) карбідного шару малої товщини та низької Спеціальний стакан складається з труби, твердості, виготовленої з інертного жаростійкого матеріалу (наприклад, ситалу, АЬОз, кварцове скло та інше), - легування отримуваного карбідного шару на висотою більшою за висоту зони, в якій поверхні виробів елементами матеріалу камери, утримується температура, необхідна для що знижує твердість та ЗНОСОСТІЙКІСТЬ покриттів на протікання процесу та діаметром на 5-7мм робочий поверхні В процесі проведення меншим ніж сама реакційна камера Розміри насичення на внутрішній поверхні реакційної стакану визначаються розмірами реакційної камери проходить утворення хлоридів заліза та камери та печі, яка була використана для її інших легуючих елементів матеріалу камери, нагрівання Дно стакану виготовлено з графітної насамперед, хрому та нікелю Розклад цих пластинки та вільно вставляється в трубу хлоридів на поверхні виробів, яку насичують, Товщина графітної пластинки має бути не меншепризводить до легування карбідного шару цими ніж 40-50мм Така пластина є джерелом вуглецю елементами, - в результаті утворення хлоридів під час неїзотермічної цементації та нанесення елементів, що входять в склад матеріалу реторти, покриттів відбувається роз'їдання та руйнування стінок реакційної камери, що призводить до швидкого Графіт - мінерал класу самородних неметалів, виходу и з строю одна з поліморфних модифікацій вуглецю Структура графіту шарова, синговія гексагональна, В основу цього винаходу поставлено задачу вид симетрії дігексагонально-діпирамидальний удосконалити реакційну камеру, шляхом введення Відрізняється високою термостійкістю, в конструкцію додаткових елементів, що дає температура плавлення біля 3800°С При можливість забезпечити отримання дифузійних температурі 2000°С стає пластичним, вище покриттів необхідної товщини з високим температури 400°С починає окислюватись комплексом експлуатаційних властивостей Теплота горіння біля 7800ккал/кг Використовують (мікротвердістю, ЗНОСОСТІЙКІСТЮ, жаростійкістю в металургії (тиглі ДЛЯ плавлення, форми для тощо), а також дозволяє зменшити витрати литва), електротехніці (гальванічні елементи, метал ізатору, запобігти легуванню отриманих електроди) покриттів, що, в свою чергу, підвищує експлуатаційні властивості (мікротвердістю, Після процесу нанесення покриттів графітне ЗНОСОСТІЙКІСТЮ, жаростійкістю тощо), виключає дно виймають з труби, кордовою щіткою зчищають необхідність введення в насичуючу суміш залишки продуктів процесу насичення і знов вуглецьмістячих домішок, значно зменшує використовують під час наступного процесу роз'їдання та руйнування стінок реакційної камери Сутність винаходу пояснюється кресленням, Поставлена задача досягається тим, що в де зображено реакційну камеру реакційній камері для нанесення карбідних Реакційна камера містить корпус 1 та кришку покриттів, що містить корпус та кришку, які 2, якою камера закрита, які виготовлені з виготовлені з жаростійкої сталі, та розміщену в жаростійкої сталі 12Х18Н9Т В камері між середині камери вставку для розташування корпусом і кришкою розміщено вакуумне виробів, підлягаючих обробці, новим є те, що ущільнення 3 До корпусу приварена втулка 4 для кришка споряджена ємністю для завантаження охолодження вакуумного ущільнення До кришки метал ізатору, яка закріплена з можливістю за допомогою шарнірного кріплення 5 та перевертання, при цьому вставка з виробами, магнітного замку 6 пристосовується ємність 7 з підлягаючими обробці розташована в стакані, який завантаженим металізатором Вироби 8, що виконано у вигляді труби з інертного жаростійкого підлягають обробці, розміщені на вставці 9, яка, в матеріалу з з'ємним графітовим дном свою чергу, розташована в стакані Стакан складений з труби 10, виготовленої з інертного Для того, щоб зменшити КІЛЬКІСТЬ порошку до жаростійкого матеріалу та дна 11, виготовленого з оптимальної (необхідної для отримання якісного графіту та вільно вставленого в трубу покриття) до кришки реакційної камери за допомогою шарнірного кріплення та магнітного Процес насичення в реакційній камері нової замку пристосовується ємність, в яку конструкції здійснюється наступним чином завантажується металізатор Металізатором може обезжирені вироби 8 на спеціальній вставці 9 бути порошок будь-якого карбідоутворюючого розміщують в стакані, що складається з труби 10, металу чи суміш таких порошків Така приспособа виготовленої з інертного матеріалу, з графітовим дає можливість провести введення металізатора в дном 11 і завантажують в реакційну камеру В реакційну камеру при досягненні необхідної ємність 7, яка укріплена до кришки камери 2, температури Це дозволяє запобігти карбідізацм завантажують металізатор Його КІЛЬКІСТЬ В 1,5-2 порошків під час нагрівання та протікання рази менша, чим при здійснені насичення за неїзотермічної цементації прототипом Камеру з вмістом вакумують до тису 10 1 мм рт ст, нагрівають до температур Крім того, використання спеціальної насичення, ще раз вакумують до тису 10 1 мм рт ст конструкції стакану дозволяє уникнути легування Після ЦЬОГО ВВОДЯТЬ металізатор, для чого карбідних шарів елементами, що входять до відмикають магнітний замок 6 та перегортають складу матеріалу камери, захистити стінки камери вміст ємності 7 в стакан Далі вводять від роз'їдання активним хлором, який утворюється 54926 чотирихлористий вуглець із розрахунку 5мл/м робочої поверхні та здійснюють витримку на протязі 2 годин Після закінчення процесу нанесення покриттів виріб разом з камерою охолоджують до кімнатної температури Приклад 1 Виріб з технічного заліза та сталі У8 розміщують на вставці в стакан, який виготовлений з інертного жаростійкого матеріалу (наприклад, ситалу, АЬОз, кварцове скло та інше) з графітовим дном, а потім в реакційну камеру В ємність, яка укріплена до кришки камери, 2 завантажують металізатор - 80г/м титану Камеру герметизують, нагрівають до температури 1050°С, вакумують до тиску 10 мм рт ст, відключають насос, вводять чотирихлористий вуглець із розрахунку 5мл на 2 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 титану товщиною б.ООмкм, з мікротвердістю 38,0ГПа, а на сталі У8 - шар карбіду титану товщиною 15мкм з мікротвердістю 40,5ГПа Приклади досліджень в запропонованій камері представлені в таблиці, при цьому приклади 1-8 відносяться до прототипу Таблиця Приклади складу насичуючих суміші в та деяких характеристик покриттів, отриманих за прототипом та в реакційній камері нової конструкції № 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 і Склад насичуючої суміші Порошок титана Карбюризатор ССІ4 Порошок титана Карбюризатор ССІ4 Порошок ніобію Карбюризатор ССІ4 Порошок хрому Карбюризатор ССІ4 Порошок ніобію Карбюризатор ССІ4 Порошок хрому Карбюризатор ССІ4 Порошок хрому Порошок ніобію Карбюризатор ССІ4 Порошок хрому Порошок ніобію Карбюризатор ССІ4 Порошок хрому ССІ4 Порошок хрому ССІ4 Порошок ніобію сси Порошок ССІ4 Порошок Порошок ССІ4 Порошок Порошок ССІ4 ніобію хрому ніобію хрому ніобію Вміст елементів 160г/м" 28г/м" 5мл/м^ 160г/м" 28г/м" 5мл/м^ 160г/м" 28г/м" 5мл/м^ 160г/м" 28г/м" 5мл/м^ 160г/м" 28г/м" 5мл/м 160г/м" 28г/м" 5мл/м^ 80г/м" 80г/м" 28г/м" 5мл/м^ 80г/м" 80г/м" 28г/м" 5мл/м^ 80г/м" 5мл/м 80г/м" 5мл/м 80г/м" 5мл/м^ 80г/м" 5мл/м^ 40г/м" 40г/м" 5мл/м^ 40г/м" 40г/м" 5мл/м Матеріал, який Температура насичується процесу °С Час вит римки, год Товщина шару, мкм Мікротвер дість, ГПа Технічне залізо 1000 2 5,0 28 У8 1000 2 11,0 ЗО 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 54926 Таким чином введення в конструкцію нових елементів - ємності, пристосованої до кришки реакційної камери за допомогою шарнірного кріплення та магнітного замку, в яку завантажується металізатор, що дає можливість зменшити КІЛЬКІСТЬ порошку до оптимальної (необхідної для отримання якісного покриття) дозволило провести введення металізатора в реакційну камеру при досягненні необхідної температури Це запобігло карбідізацм порошків під час нагрівання та протікання неїзотермічної цементації - стакан спеціальної конструкції дозволив уникнути легування карбідних шарів елементами, що входять до складу матеріалу камери, а за рахунок цього підвищити мікротвердість отримуваних карбідних фаз, захистити стінки камери від роз'їдання активним хлором, який утворюється в результаті дисоціації чотирихлористого вуглецю, та виключити з процесу необхідність введення в склад суміші для насичення вуглецьмістячих домішок Запропонована камера для нанесення покриттів на основі будь-яких перехідних металів не складна з технологічної точки зору, вибухобезпечна, не вимагає висококваліфікованого обслуговуючого персоналу, екологічно чиста Фіг. Підписано до друку 03 04 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24