Способ диффузионного борирования изделий

 

Использование: химико-термпчзскал обработка , в частности термодиффузионное борирование, и может быть применено в различных областях машиностроения. Способ заключается в том, что на электроды прикладывается малый электрический потенциал с напряжением, соизмеримым или несколько большим естественно возникающего . В качестве одного из электродов используется обрабатываемая деталь, а другим электродом является борсодержащая смесь (карбид бора). 1 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 С 8/68

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4728291/02 (22) 07,08.89 (46) 07.09.92. Бюл, ¹ 33 (71) Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (72) Г.Л, Абрамова, Л,К. Каймасов и М,M. Розин (56) Ляхович Л.С. и Воронин Л.Г, Борирование стали, М., 1967.

Защитные покрытия на металлах, Кемерово, 1980, ¹ 14, с. 26 — 29.

Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке металлов и сплавов s порошковых средах, в частности к термодиффузионному борированию, и может быть использовано в различных областях машиностроения.

Известен способ борирования в порошковых смесях на основе борсодержащих веществ, например карбида бора, с добавкой для интенсификации процесса хлор- или фторсодержащих активаторов или буры. Недостатками этого способа является то, что наличие буры в составе порошка приводит к образованию в процессе борирования спекшейся массы, что затрудняет многократное использование порошка; хлор- или фторсодержащие активаторы разлагаются с образованием токсичных хлоридов или фторидов, что ухудшает условия труда.

Известен также способ борирования в электростатическом поле, принятый за прототип, заключающийся в том, что керамическая трубка с образцами, пересыпанными

5U/ 1759953 А1 (54) СПОСОБ ДИФФУЗИОННО О БОРИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ (57) Использование: химико-термическая обработка, в частности термодиффузионное борирование, и может быть применено в различных областях машиностроения. Способ заключается в том, что на электроды прикладывается малый электрический потенциал с напряжением, соизмеримым или несколько большим естественно возникающего. В качестве одного из электродов используется обрабатываемая деталь, а другим электродом является борсодержащая смесь (карбид бора). 1 табл. порошком карбида бора, располагается в печи и с помощью электродов к порошку карбида бора подводится электрический потенциал. Электрическое поле (2 кВ) включается при достижении в печи необходимой температуры борирования. Установлено, что интенсивность борирования с наложением электрического поля в 1,1 — 1,2 раза выше, Недостатком этого способа является необходимость использования сложного оборудования.

11елью изобретения является повышение производительности и упрощение способа.

Для этого издлие помещают в порошок карбида бора, нагревают до температуры борирования, выдерживают с наложением электрического потенциала и охлаждают, электрический потенциал прикладывают между деталью и карбидом бора (величина электрического потенциала 80 — 2000 мВ), 1759953

Потенциал выбирается такой величины, чтобы использовать дополнительное тепло. выделяющееся в соответствии с законом

Пельтье. При этом используются естественные свойстга соединения бора с углеродом, Коэффициент термоЭДС карбида бора составляет 80 мкв/град, а следовательно, при нагреве до 1000 С (среднее значение температуры борирования) термоЭДС боризатора составляет 80 мВ. Повышение прикладываемого напряжения свыше 2000 мВ в связи с проявлением полупроводниковых свойств карбида бора при температуре борирования сопровождается значительным повышением тока в цепи и спеканием частиц карбида бора.

Ускорение процесса борирования при наложении слабого электрического потенциала осуществляется следующим образом, Место контакта борируемого образца и карбида бора является местом контакта двух проводников, образующих термогальванический элемент, и при подводе к образцу дополнительного электрического потенциала в соответствии с законом Пельтье в месте контакта в дополнение к теплоте Джоуля выделяется или поглощается в зависимости от направления тока, некоторое количество теплоты пропорционально протекающему через контакт количеству электричества, т, е, силе тока Х и времени l/Qr = П21.

Карбид бора, в засыпке которого производится борирование, является полупроводником и при нагреве образует с насыщаемым металлом гальваническую пару, Поэтому если замкнуть цепь карбид бора — насыщаемый металл (сплав), в такой цепи потечет электрический ток, величина которого возрастает с повышением температуры нагрева (эффект Зеебека). Подключение к образованной электрической цепи дополнительного источника постоянного тока с тем же í-ïðàâëåíèåì,,что и в термопаре вызывает в месте контакта дополнительное выделение тепла (эффект Пельтье).

Это позволяет интенсифицировать процесс борирования, сократить время диффузионной выдержки. Положительным является и то, что отпадает необходимость в использо5 вании активаторов.

Пример. Детали, предназначенные для борирования, помещают в контейнер с порошком карбида бора. В качестве одного из электродов используется обрабатывае10 мая деталь, другим электродом может являться, например, контейнер, наполненный порошком карбида бора. Для предотвращения спекания порошковой массы карбида бора подводимый к насыщаемой детали ток

15 не должен превышать величины, при которой происходит резкое падение потенциала.

В качестве плавкого затвора применяется натрийсиликатная пудра. Толщина сло20 ев, формирующихся на стали при обработке по известному и предлагаемому способам, приведена в таблице.

Способ обеспечивает по сравнению с прототипом активное протекание процесса

25 насыщения, сводит к минимуму загрязнение насыщающей среды продуктами спекания, что позволяет многократно использовать насы щающую с реду (карбид бора) без снижения насыщающей способности, 30 Это повышает технологичность процесса и его производительность, Способ позволяет отказаться от использования хлор- и фторсодержащих токсичных активаторов, что улучшает условия труда.

35 Формула изобретения

Способ диффузионного борирования изделий, включающий нагрев в порошке карбида бора до температуры борирования, выдержку с наложением электрического по40 тенциала и охлаждение, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности и упрощения способа, электрический потенциал прикладывают между деталью и карбидом бора с величиной 8045 2000 м В.

1759953

Продолжение таблицы

Составитель Е, Носырева

Редактор M. Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз

Заказ 3159 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101