Способ получения диффузионных покрытий
СГОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ, включак ций титанирование при 10рО-1030 С в порошкообразной засыпке при пониженном давлении в течение 0,5-1 ч и последующее карбонитрирование, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии обработки и повышения микротвердости покрытия, титанирование проводят в среде четьфеххлористого , углерода при давлении 270-300 Па, а карбонитрирование осуществляют в атмосфере азота с добавлением четыреххлористого углерода в количестве 1-2 г на 1 м обрабатываемой поверх{гости при давлении 270-300 Па. (Л С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦ ИАЛИСТИЧЕ(НИХ
РЕСПУБЛИК. А (19) (И) (ц С 23 С 8/34
;о!
) . (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ (21) 3417737/22-02 (22) 06.04.82. (46) 15.03.85. Бюл. Â 10 (72) А.Т.Рева, В.Г.Горбач, Н.А.Кулыба и А.В.Бильченко (71) Житомирский филиал Киевского ордена Ленина политехнического института (53) 621. 785. 539 (088. 8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР
Ф 2811996, кл. С 23 С 11/08, 1967.
2. Авторское свидетельство СССР
В 515830, кл. С 23 С 9/02, 1976. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ, включающий титанирование при 1000-1030 С в порошкообразной засыпке при пониженном давлении в течение 0,5-1 ч и последующее .карбонитрирование, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения технологии обработки и повышения микротвердости покрытия, титани-, рование проводят в среде четыреххлористого, углерода при давлении
270-300 Па, а карбонитрирование осуществляют в атмосфере азота с добавлением четыреххлористого углерода в количестве 1-2 г на 1 м обрабатываемой поверхности при давлении
270-300 Па.
1 11 450
Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, в частности к процессам получения диффузионных покрытий из карбонитридов титана на твердых сплавах, железе и сталях, и может быть использовано в инструментальной промьппленности, порошковой металлургии, машиностроении.
Известен способ осаждения карбид- ip ных покрытий на изделия, заключающийся в осаждении покрытий из карбида титана в вакууме из паров четыреххлористого титана и углеводорода, например толуола, в присутствии 15 титановой губки при 900-1000 С, разряжении 133-1330 Па (1J .
Недостатками известного способа, являются применение водородсодержащих, взрывоопасных веществ, значительный их расход в результате непрерывного протока через реакционную камеру, сложность оборудования для приготовления газов. Кро»»е того, выходящие из рабочего пространства газы загрязняют окружающую среду, забивают продуктами реакций форвакуумный насос и коммуникации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ диффузионного насыщения металлов и сплавов, при котором покрытие из карбонитридов титана образуется при титанировании в вакууме при 500-1200 С в присутсто вии губки титана и кислого фтористого аммония NH F HF с последующей подачей углеродсодержащего соединения, например керосина, в смеси с азотом и инертным газом, например аргоном.
В результате на Ст. 3 образуется карбонитридный слой толщиной 0,20,6 мм микротвердостью 2.000 МПа (2) .
Однако данный способ характеризуется необходимостью применения взрывоопасных углеводородов, инертного газа и порошкообразной засыпки кислого фтористого аммония, содержащей водород, которым насыщается покрытие. в процессе нагрева они диссоциируют на углерод и хлор, которые участвуют в процессе образования хлоридов и карбонитридов титана. Кроме того, СС1 одновременно является хорошим
Р. депассиватором поверхности обрабатываемых изделий.
Образование покрытия происходит в результате протекания в контейнеЦель изобретения — упрощение технологии, обработки и повышение микротвердости покрытия.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения диф- 55 фузионных покрытий, включающему титанирование при 1000-1030 С в порошко0 образной засыпке при пониженном
51 2 давлении в течение 0,5-1 ч и последующее карбонитрирование, титанирование проводят в среДе четыреххлористого углерода при давлении 270300 Па, а карбонитрирование осуществляют в атмосфере азота с добавлением четыреххлористого углерода в количестве 1-2 г Hl 1 м обрабатываемой поверхности при давлении 270-300 Па.
Процесс осуществляют в замкнутом реакционном пространстве беэ протока углеводородов и хлоридов титана, беэ применения взрывоопасных и инертных газов и водородсодержащих эасыпок путем последовательного ввода в контейнер, содержащий обрабатываемые изделия и титан, паров четыреххлористого углерода и азота.
Используют отходы технического титана в виде порошка или мелкой стружки. Четыреххлористый углерод— легкоиспаряемая жидкость, невзрывоопасен, негорюч, недорог, расход
его незначителен.
Пары четыреххлористого углерода вводятся в рабочее пространство находящееся при пониженном давлении, ре химических реакций диссоциации, восстановления, хлоридообраэования, диспропорционирования хлоридов, карбонитрирования. Процесс проходит непрерывно в одном контейнере при 1000-1030 С, давлении 270300 Па, общей продолжительности
2-3 ч. Повышение температуры, увеличение количества вводимых паров
СС1 и повышение давления сверх указанных приводит к ухудшению качества покрытий.
Комплексное диффузионное,насыщение поверхности металлов и сплавов титаном, углеродом и азотом, отсутствие водорода, использование СС14 в качестве дополнительного источника . углерода, позволяет получить покрытия высокой микротвердости, уменьшить или исключить обезуглероженную зону под покрытием, улучшить его
Составитель А.Булгач
Редактор Н.Воловик Техред А.Бабинец Корректор 0.Билак
Заказ 1123/21 Тираж 900 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîpîä, ул.Проектная, 4
3 11 механические свойства и сцепление с подложкой. .Способ осуществляли на инструменте из твердых сплавов, деталях из железного порошка, деталях и инструменте из углеродистых и легированных сталей.
Пример. В герметичный стальной трубчатый контейнер загружают многогранные неперетачиваемые режущие пластины из твердых сплавов
Т15К6, ВК8 и измельченную стружку титана размером 2-4 мм. Контейнер помещают в нагретую до 1000-1030 С камерную термическую печь, прогревают с одновременной откачкой при помощи форвакуумного насоса, воздуха и выделяющихся из загрузки газов.
По достижении 500 С через 1525.мин о прогрева насос отключат и в рабочее пространство контейнера вводят пары СС1, до давления 270-300 Па.
После выдержки в течении I ч дополнительно вводят СС1 1 в количестве 1-2 r на 1 м обрабатываемой по.— верхности до давления 270-300 Па, затем проводят двухкратное заполнение контейнера очищенным техническим азотом и выдерживают 0 5 1 ч.
Азот поглощается загрузкой и давле45051 4 ние восстанавливается до прежней величины.
В результате на поверхности твердосплавного инструмента образуется покрытие из карбонитридов титана толщиной 7-10 мкм Ъ икротвердостью
32 000 — 40 000 MIIa и под слоем покрытия отсутствует обезуглероженная зона. Покрытие плотное, не скалывается, имеет .хорошее сцепление с основой твердого сплава. Результаты металлографического и рентгеноструктурного анализов показывают, что покрытие состоит из двух фаз, фазы карбонитридов титана, расположенной на карбиде титана.
На деталях из железного порошка пористостью 15Х при тех же технологических режимах способ позволяет получить покрытие из карбонитридов титана и твердого раствора титана в железе толщиной 160-170 мкм, с микротвердостью 1700-12 000 МПа, плавно изменяющейся по глубине.
Использование способа позволяет упростить технологию нанесения покрытий из карбонитридов титана на твердосплавный инструмент, детали из железного порошка, углеродистых и легированных сталей и повысить микротвердость покрытий.
