Способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы

 

Использование: нанесение покрытия для защиты изделий из титана и его сплавов от воздействия агрессивных сред, абразивного износа и высоких температур. Сущность изобретения: наносят подслой меди толщиной 0,3-10 мкм, проводят вакуумный отжиг при мм рт.ст. и наносят износостойкий слой из карбида хрома пиролизом бис-аренхромоорганических соединений.2 з.п.ф-лы,-1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 23 С 28/02, 18/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4850369/02 (22) 19.04.90 (46) 23.11,92. Бюл. 1Ф 43 (71) Дзержинский филиал Ленинградского научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения (72) В,А.Пашкин, В.А.Гусев, А.С.Карпов, B.Н, Крашенинников, B.À. Костенков (56) Груев И.Д. и др. Электрохимические покрытия изделий радиоэлектронной аппаратуры. Справочник, М.: Радио и связь, 1988, с, 232, 258.

Изобретение относится к нанесению иэносостойких карбидохромовых покрытий термическим разложением паров металлоорганических соединений для защиты поверхности изделий из титана и его сплавов от воздействия агрессивных сред, абразивного износа и высоких температур.

Известен способ нанесения карбидохромовых покрытий на нагретую поверхность титановых изделий термическим разложением паров бис-аренохромоорганических соединений для защиты от воздействия агрессивных сред, Однако прочность сцепления получаемых данным способом покрытий оказывается недостаточной вследствие очень низкой химической активности естественной пленки оксида титана на поверхности титановых сплавов и захвата поверхностными слоями титана образующихся в результате пиролиза газов, в частности водорода. Это приводит к осыпанию покрытий и преждевременному износу деталей.

„„Я „„1776699 А1 (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ДВУХСЛОЙНОГО ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ТИТАН И ЕГО СПЛАВЫ (57) Использование; нанесение покрытия для защиты изделий из титана и его сплавов от воздействия агрессивных сред, абразивного износа и высоких температур, Сущность изобретения: наносят подслой меди толщиной 0,3-10 мкм проводят вакуумный отжиг при 10 -10 мм рт,ст. и наносят износостойкий слой иэ карбида хрома пиролизом бис-аренхромоорга нических соединений.2 з.п.ф-лы,. 1 табл.

Наиболее близок к предлагаемому способу способ нанесения двухслойного гальванического защитного покрытия на титан и его сплавы, принятый авторами за прототип. Согласно этому способу используется предварительное меднение титановых иэделий после снятия оксидной пленки с их поверхности абразивной обработкой корундом и последующего химического обезжи- О, ривания. Толщина слоя меди при этом, р составляет 12 мкм и выше. После меднения проводится вакуумный отжиг при 400 — О

500 С и давлении 10 з-10 мм рт.ст. в специальной вакуумной печи, затем осуществляется химическое обезжирива- д ние омедненной поверхности, на которую для активации дополнительно наносят 2-3 мкм меди. В заключительной стадии гальваническим путем наносится верхний слой из износостойкого защитного материала.

Сцепление меди с титановой основой здесь достигается за счет образования диффузионных слоев на границе "титан — медный

1776699

Снижение толщины медного подслоя до 35

0,3-10 мкм и использование пои его вакуум-. ном отжиге глубины вакуума 10 — 10 мм рт.cT., а в качестве износостойкого слоя карбидохромового покрытия иэ бис-аренохромоорганических соединений обеспечивает 40 при максимальном адгеэионном сцеплении медного слоя как с поверхностью титановой основы, так и со слоем карбида хрома, максимальную когезионную прочность получаемого двухслойного покрытия, что и 45 обуславливает устранение недостатков, присущих известному способу.

Пример. Используются образцы для испытания на растяжение из различных марок сплавов титана с механической абра- 50 боткой поверхности до -ro класса чистоты.

Предварительно на образцы либо электрохимическим методом, либо газофазным методом, в частности пиролизом ацетилацетоната меди при №20 С и вакууме 10 -10 55 мм рт.ст„наносят медный подслой толщиной 0,3-10 мкм с чистотой получающейся меди 909,8 Затем образцы в случае предварительного гальванического меднения помещают в реакционную вакуумную камеслой". Недостатком известного способа является значительное снижение когезионной прочности двухслойного покрытия в сравнении с однослойным и невозможность применения тонких слоев (менее 100 мкм) в качестве верхнего износостойкого слоя вследствие высОкой пластичности нижнего медного слоя указанных толщин.

Целью настоящего изобретения является повышение прочности покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы, включающему нанесение подслоя из меди, вакуумный отжиг при 450 — 500 С и нанесение износостойкого слоя, подслой меди наносят толщиной 0,3-10 мкм, при этом вакуумный отжиг проводят при глубине вакуума 10 -10 мм рт.ст., а в качестве износостойкого слоя наносят карбид хрома пиролизом бис-аренохромоорганических соединений. Максимальный эффект упрочнения при этом достигается при использовании предельно малых толщин медного подслоя 0,5-3 мкм, При нанесении подслоя меди указанных толщин из металлоорганического соединения меди процесс ведут от получения медного подслоя до его вакуумного отжига и последующего нанесения карбида хрома пиролизом бис-аренохромоорганического соединения в одной реакционной камере, что позволяет значительно снизить трудоемкость и продолжительность процесса.

30 ру, а в случае газофазного нанесения медного подслоя остаются в ней, где подвергаются вакуумному отжигу при 450-500 С и вакууме 10 -10 мм рт.ст. в течение 0,5 ч, После отжига в той же реакционной камере наносится при той же температуре и вакууме слой карбида хрома толщиной 30 мкм пиролизом бис-аренохромоорган ических соединений, Затем полученные образцы с износостойким слоем испытываются на адгезионную и когезионную прочность по известной методике.

Условия проведения процесса и результаты испытаний представлены в таблице.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что предложенный способ обеспечивает получение двухслойного износостойкого покрытия, (включающий нанесение подслоя из меди, при использовании толщины меди 0,3-10 мкм), превосходящего по адгезионной и когеэианной прочности покрытие, получаемое по известным техническим решениям. Кроме того, по сравнению с известными способами заявляемый способ имеет следующие преимущества; — позволяет значительно снизить толщину медного подслоя до 0.3 мкм (экономия цветного металла — меди); . — позволяет за одну операцию совместить как процесс вакуумного отжига, так и нанесения карбидохромового иэносостойкого слоя в одной и той же реакционной камере; ф — позволяет использовать для процесса отжига менее глубокий вакуум, что приводит к применению более простого вакуумного оборудования; — в случае использования металлоорганического производного меди позволяет осуществить весь способ — от нанесения медного подслоя до нанесения иэносостойкого слоя карбида хрома в одной реакционной камере, Формула изобретения

1. Способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы, включающий нанесение подслоя из меди, вакуумный отжиг при температуре

450-500 С и нанесение износостойкого слоя. отличающийся тем. что, с целью повышения прочности покрытия. подслой меди наносят толщиной 0,3-10 мкм, при атом вакуумный отжиг проводят при глубине вакуума 10З-10 2 мм рт. ст.. а в качестве иэносостойкого слоя наносят карбид хрома пиролиэом бис-аренхромоорганических соединений.

1776699

2. Способ пои. 1, отли ча ю щи йс я тем, что подслой меди наносят толщиной

0,5-3 мкм.

3. Способ поп. 1. отл ича ющий с я тем, что подслой меди наносят пиролизом металлоорганического соединения меди. при этом пиролиз металлоорганического соединения меди, вакуумный отжиг и пироииз бис-аренохромоорганического соединения осуществляют в одной реакционной камере, Когезион» ная прочч ность

МПа

Пример Толщина под- Давление слоя меди, отжига, мкм мм рт.ст.

Адгезионная прочность, МПа

1,15

1,75

1-, 75

П р и м е ч а н и я. - осуществление процесса согласно прототипу; * - осуществление процесса согласно аналогу без медного подслоя, при этом . опыт 17 - механическая подготовка и 18 " гидридная обработка поверхности перед нанесением карбида хрома.

Составитель В.Пашкин

Техред М.Моргентал

Корректор О.Густи

Редактор С.Павлова

Заказ 4101 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

15 10 185

2 12 10 246

3 10 10 325

4 7 10 400

5 5 10 . 497

6 4 10 564

7 3 10 609

8 2,5 10 580

2 10 545

10 1,75 10 540

11 1,5 10. 527

12 1 10 501

13 0,5 10 446

14 0,3 10 106

15 0,2 1f . 4,8

16 0,1 10 3,2

17 0 10 а 1,0

18 0 10 2,1

19 10 2,0

20 10 540

21 10, - 540

52

197

324

346

352

36"

383

268

206

156

114

123

352

352