Спосіб дифузійного борування деталей

Реферат: Спосіб дифузійного борування деталей стосується способів хіміко-термічної обробки і призначений для поверхневого зміцнення деталей машин. Спосіб передбачає попереднє нанесення на поверхню хімічного покриття з розчину, який містить, г/л: сірчанокислий кобальт 25-35, сірчанокислий нікель 25-35, мурашинокислий натрій 90-110, гіпофосфіт натрію 20-30, гліцин 30-40, аміак 45-60 мл, при температурі 90-95 °C протягом 45 хв. Після того наносяться обмазку, мас. %: карбід бору 65-75, графіт 9-7, мідь 3-1, фторид натрію 9-7, розчин 90 % клею БФ і 10 % ацетону 14-10, і нагрівають струмами високої частоти при температурі 1100-1200 °C протягом 25-35 секунд. Технічний результат: формування зміцненого шару, який має структуру білих шарів і містить бориди, має товщину 200 мкм та мікротвердість 9 ГПа. UA 109096 C2 (12) UA 109096 C2 UA 109096 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Спосіб дифузійного борування деталей належить до області машинобудування, а точніше до способів хіміко-термічної обробки, і призначений для поверхневого зміцнення деталей машин для підвищення їхніх експлуатаційних характеристик, та може бути використаний в машинобудівній, металургійній та приладобудівній промисловості. Відомий спосіб [1] оснований на дифузійному боруванні з обмазок при контактному електронагріванні. При цьому обмазка має такий склад (мас. %): аморфний бор 18-30; карбід бору 20-15; тетрафтороборат калію 1-3; кріоліт 3-2; розчин ПВА-9 - решта. Після нанесення активної обмазки наноситься захисна обмазка, що складається з 50 % борної кислоти і 50 % маршаліту, замішаної на тій самій зв'язці, після чого проводиться просушування обмазок. Процес насичення здійснюється контактним електронагріванням зі швидкістю 10-300 °C/с за час 3-5 хвилин при температурі 950-1000 °C. У результаті такої зміцнюючої обробки за прийнятими режимами утворювався зміцнений шар, що містив бориди товщиною 140 мкм і поверхневою 2 твердістю Н100-1950-2050 кг/мм . Недоліками даного способу є недостатня товщина зміцненого шару, висока крихкість даного шару, довготривалість процесу і необхідність додатково використовувати захисну обмазку. В основу винаходу поставлена задача створення способу дифузійного борування деталей, у якому за рахунок додаткової хімічної нікелькобальтфосфорної обробки та вдосконалення режимів хіміко-термічної обробки - дифузійного борування за рахунок зміни складу обмазки, її зв'язки та способу термічної обробки забезпечується формування дифузійного борованого шару мікротвердістю 9 ГПа та товщиною 200 мкм і за рахунок цього підвищується працездатність деталі, забезпечується її подальше відновлення методом ремонтних розмірів. Поставлена задача вирішується тим, що у способі дифузійного борування деталей, що складається з нанесення на поверхню зміцнювальної деталі обмазки, до складу якої входять карбід бору і зв'язуюче, сушіння і нагрівання, згідно з винаходом, попередньо наноситься хімічне покриття з розчину складу, г/л: сірчанокислий кобальт 25-35, сірчанокислий нікель 25-35, мурашинокислий натрій 90-110, гіпофосфіт натрію 20-30, гліцин 30-40, аміак 45-60 мл, при температурі 90-95 °C протягом 45 хв. при рН розчину 9-10 і після того наноситься обмазка, у якій як зв'язуюче використовується розчин клею БФ в ацетоні, і вона додатково містить графіт, мідь та активатор - фторид натрію, при такому співвідношенні (мас. %): карбід бору 65-75, графіт 9-7, мідь 3-1, фторид натрію 9-7, розчин 90 % клею БФ і 10 % ацетону 14-10, а нагрівання проводять при температурі 1100-1200 °C протягом 25-35 секунд струмами високої частоти (таблиця 1). Карбід бору є джерелом активних атомів бору; фторид натрію, як активатор процесу, і графіт сприяють створенню в робочій зоні обмазки активної газової фази. Швидкий нагрів і мала тривалість процесу дозволяє практично без зміни морфологічних параметрів матеріалу зміцнювальної деталі підвищити температуру дифузійної обробки до 1200 °C. Сформований зміцнений шар має структуру білих шарів і містить бориди, має товщину 200 мкм та мікротвердість не менше 9 ГПа. Зміцнення зразка зі сталі 45 (таблиця) здійснюється шляхом нанесення на попередньо очищену, знежирену та активовану поверхню деталі хімічного покриття з водного розчину, в г/л: сірчанокислий кобальт CoSO4-30; сірчанокислий нікель NiSO4-30; мурашинокислий натрій HCOONa-100; гіпофосфіт натрію NaH2PO2-25; гліцин CH2NH2COOH-35; аміак NH4OH-50 мл, при температурі 90-95 °C протягом 45 хв і підтримується рН розчину 9-10. Після чого наноситься обмазка, до складу якої входить (мас. %): карбід бору - 70; графіт - 8; мідь - 3; фторид натрію 9; розчин 90 % клею БФ і 10 % ацетону - 10, і сушіння цієї обмазки на повітрі. Після цього зміцнювальну деталь з нанесеною обмазкою нагрівають при температурі 1150 °C протягом 25 секунд струмами високої частоти. Джерело інформації: 1. АС 1754794 А1 С23С8/70, Бюл. № 30, 15.08.92. Обмазка для дифузионного покрытия. Ю.Н. Пресман, И.А. Калиниченко, Т.Ю. Максимова и Н.И. Афанасьев. 1 UA 109096 C2 Таблиця Параметри 1 2 Карбід бору (мас. %) Хімічне осадження 3 В4С 70 Графіт (мас. %) Мідь (мас. %) 1 8 3 Фторид натрію NaF (мас. %) Розчин 90 % БФ і 10 % ацетону (мас. %) 9 10 Карбід бору В4С (мас. %) Графіт (мас. %) 7 Мідь (мас. %) 2 75 1 Фторид натрію NaF (мас. %) Розчин 90 % БФ і 10 % ацетону (мас. %) 7 4 Сірчанокислий кобальт (г/л) Сірчанокислий нікель (г/л) Мурашинокислий натрій (г/л) Гіпофосфіт натрію (г/л) Карбід бору В4С (мас. %) Графіт (мас. %) 9 Мідь (мас. %) 3 65 3 Фторид натрію NaF (мас. %) Розчин 90 % БФ і 10 % ацетону (мас. %) 9 14 Аморфний бор 18-30 (мас. %) Карбід бору (мас. %) 20-15 Прототип Тетрафтороборат 1-3 калію (мас. %) Кріоліт (мас. %) 3-2 Розчин ПВА (мас. %) решта Час дифузійного борування, сек. 8 30 30 100 200 9 1150 25 180 8 1200 30 170 8 1100 35 140 19,5-20 1000 120 25 Гліцин (г/л) 35 Аміак мл Сірчанокислий кобальт (г/л) Сірчанокислий нікель (г/л) Мурашинокислий натрій (г/л) Гіпофосфіт натрію (г/л) 50 35 35 110 30 Гліцин (г/л) 40 Аміак мл Сірчанокислий кобальт (г/л) Сірчанокислий нікель (г/л) Мурашинокислий натрій (г/л) Гіпофосфіт натрію (г/л) 60 Гліцин (г/л) 30 Аміак мл 10 МікроТовТемпетверщина ратура дість зміцдифузміцненого зійного неного шару, насишару, мкм чення, °C ГПа 5 6 7 45 25 25 90 20 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 Спосіб дифузійного борування деталей, що складається з нанесення на поверхню зміцнювальної деталі обмазки, до складу якої входять карбід бору і зв'язуюче, сушіння і 2 UA 109096 C2 5 нагрівання, який відрізняється тим, що попередньо наноситься хімічне покриття з розчину складу, г/л: сірчанокислий кобальт 25-35 сірчанокислий нікель 25-35 мурашинокислий натрій 90-110 гіпофосфіт натрію 20-30 гліцин 30-40, аміак 45-60 мл, при температурі 90-95 °C протягом 45 хв. при рН розчину 9-10, і після того наносять обмазку, у якій як зв'язуюче використовують розчин клею БФ в ацетоні, і вона додатково містить графіт, мідь та активатор - фторид натрію, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: карбід бору 65-75 графіт 9-7 мідь 3-1 фторид натрію 9-7 розчин 90 % клею БФ і 10 % 14-10, ацетону а нагрівання проводять при температурі 1100-1200 °C протягом 25-35 секунд струмами високої частоти. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3