Способ нанесения молибденового покрытия на металлические порошки

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2425909:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверская государственная сельскохозяйственная академия" (ФГОУ ВПО "Тверская государственная сельскохозяйственная академия") (RU)

Изобретение относится к области получения металлопокрытий, в частности, молибденовых, на металлических порошках путем термического разложения гексакарбонила молибдена в среде сероводорода и может быть использовано для изготовления антифрикционных дисперсно-упрочненных композиционных материалов на основе полимерных матриц. Способ нанесения молибденового покрытия на металлические порошки состоит из нанесения покрытия посредством термической диссоциации паров гексакарбонила молибдена, причем основной слой покрытия наносят из смеси гексакарбонила молибдена и монооксида углерода в объемном соотношении паров 1:5 при 200°С, после чего полученный слой насыщают дисульфидом молибдена, сформированным из смеси продуктов термической диссоциации гексакарбонила молибдена и сероводорода в объемном соотношении паров 1:2 при температуре 400°С. Технический результат: разработка способа получения молибденового покрытия на металлических порошках, эффективного в достижении оптимального для эксплуатации сочетания значений твердости, износостойкости и теплостойкости композиционных материалов, обеспечивающих увеличение срока службы изготовленных из данных композитов деталей пар трения. 2 табл.

Изобретение относится к области получения металлопокрытий, в частности молибденовых, на металлических порошках путем термического разложения гексакарбонила молибдена в среде сероводорода и может быть использовано для изготовления антифрикционных дисперсно-упрочненных композиционных материалов на основе полимерных матриц.

Известен способ нанесения металлических покрытий на порошки абразивных материалов путем термической диссоциации паров карбонилов VI-VIII групп Периодической системы Менделеева в токе инертного газа (патент РФ №2169638, МПК B22F 1/02, С23С 16/16, 2001). На предварительно нанесенный первый металлический слой дополнительно наносят второй слой из смеси карбонилов, в качестве одного из которых берут карбонил, используемый для нанесения предварительного (первого) слоя.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения покрытий, включающий нанесение двухслойного покрытия термическим разложением паров карбонилов металлов, в частности, молибдена, при пониженном давлении (а.с. СССР №430195, кл. С23с 11/02, 1971, прототип).

Указанными способами на подложках создаются многослойные покрытия, обладающие хорошей адгезией к поверхности носителя. Это определяет область преимущественного использования металлизированных порошков в процессах нанесения упрочняющих и антикоррозионных покрытий, в том числе при изготовлении абразивного инструмента, увеличивая его срок службы.

Однако указанные способы не обеспечивают необходимых характеристик металлическим порошкам как армирующей фазе дисперсно-упрочненных композиционных материалов на основе полимерных матриц, а именно, необходимую адгезионную совместимость со связующим, оптимизируя прочность, износостойкость и теплостойкость композитов.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения молибденового покрытия на металлических порошках, эффективного в достижении оптимального для эксплуатации сочетания значений твердости, износостойкости и теплостойкости композиционных материалов, обеспечивающих увеличение срока службы изготовленных из данных композитов деталей пар трения.

Для решения поставленной технической задачи предложен способ нанесения молибденового покрытия на металлические порошки путем термической диссоциации паров гексакарбонила молибдена. Металлизацию порошков проводят в два этапа: на первом получают основное молибденовое покрытие на исходном порошке, на втором - насыщение поверхностного слоя металлизированного порошка дисульфидом молибдена, образовавшимся в процессе разложения сероводорода, и путем взаимодействия серы с продуктами разложения гексакарбонила молибдена на поверхности металлизируемой частицы. Первый основной слой покрытия наносят из смеси гексакарбонила молибдена и монооксида углерода с объемным соотношением паров 1:5 при температуре в реакторе 200°С. Полученное молибденовое покрытие на частицах порошка сульфидируется нагреванием в токе H₂S при 400°С, соотношение реагентов смеси (гексакарбонил молибдена и сероводород) - 1:2. Сероводород получают действием соляной кислоты (уд. вес 1,18) на сульфид натрия, с последующей очисткой от паров НСl, Н₂О, и примесей As, Р, содержащихся в Na₂S.

Изобретение поясняется таблицами.

Представлена таблица 1, отображающая технологический режим ведения металлизации порошков и свойства полученного покрытия; таблица 2, представляющая результаты исследования основных свойств армированных металлизированными порошками композиционных материалов на основе полиамида ПА-66.

Пример конкретного выполнения предложенного способа.

В рабочую камеру аппарата для нанесения покрытий помещают порошок ПГ-УС25, в состав которого входят: железо - основа, хром 35-41%, кремний 1,6-2,6%, марганец - не более 2,5%, никель 1-1,8%, вольфрам 0,2-0,4%, молибден 0,08-0,15%, бор 1,5-2,1%, сера 0,07%, фосфор 0,06%. Размер зерна - 160-200 мкм. Порошок ПГ-УС25 прогревают до температуры 200°С. Затем через смеситель подают пары гексакарбонила молибдена и монооксида углерода (объемное соотношение 1:5) со скоростью 20 л/ч и в течение 5 минут наносят металлическое покрытие в виде пленки. На следующей стадии процесса прекращают подачу монооксида углерода, повышают температуру в рабочей камере до 400°С и подают пары очищенного сероводорода со скоростью 80 л/ч (соотношение реагентов смеси гексакарбонил молибдена и сероводород 1:2). Сульфидирование поверхностного слоя металлизированных порошковых частиц осуществляют в течение 3 минут.

Технологический режим ведения металлизации порошков и свойства полученного покрытия представлены в таблице 1.

Композиционные материалы, содержащие в полиамидной матрице (ПА-66) от 10 до 50% по массе металлизированных порошков, перерабатывают методом литья под давлением.

В таблице 2 представлены результаты исследования основных свойств армированных металлизированными порошками композиционных материалов на основе полиамида ПА-66.

Экспериментальное исследование по определению твердости, усадки (ГОСТ 18616-88 «Пластмассы. Метод определения усадки»), коэффициентов трения (ГОСТ 11629-75 «Пластмассы. Метод определения коэффициента трения») и износостойкости композиционных материалов проводилось на образцах, созданных на термопрессавтомате Д 3132-250П. Испытания на прочность проводились согласно ГОСТ 25.602-80 «Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на сжатие при нормальной, повышенной и пониженной температурах». Ударная вязкость определялась по методу Шарпи на маятниковом копре модели 2130КМ-03. Измерение теплофизических величин проводились на измерителе теплопроводности ИТЛ-400 с последующим расчетом теплостойкости применительно к конкретным условиям эксплуатации деталей.

Из приведенных результатов следует, что предложенный способ нанесения молибденового покрытия на металлические порошки эффективен в достижении оптимального для эксплуатации сочетания значений твердости (1250-1900 МПа), износостойкости (3,00-3,75) и теплостойкости (140-230°С) композиционных материалов, обеспечивая увеличение срока службы изготовленных из данных композитов деталей пар трения в 1,5-2 раза.

Способ нанесения молибденового покрытия на металлические порошки, включающий нанесение покрытия посредством термической диссоциации паров гексакарбонила молибдена, отличающийся тем, что основной слой покрытия наносят из смеси гексакарбонила молибдена и монооксида углерода в объемном соотношении паров 1:5 при 200°С, после чего полученный слой насыщают дисульфидом молибдена, сформированным из смеси продуктов термической диссоциации гексакарбонила молибдена и сероводорода в объемном соотношении паров 1:2 при температуре 400°С.

Изобретение относится к способу получения металлопокрытия, адгезия к материалу подложки которого составляет более 10 МПа и до 18,6 МПа и характеризующегося содержанием в составе покрытия металлов, углерода и кислорода, и может найти применение в машиностроении, автомобилестроении, авиастроении, порошковой металлургии, других отраслях промышленности.

Способ производства металлических порошков // 2356698

Изобретение относится к способу производства сверхмелких сферических металлических порошков методом химического осаждения из газовой фазы и разложения и может найти применение в производстве миниатюризированных деталей и сборочных узлов.

Способ модификации древесины // 2339505

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к производству деталей трения из модифицированной древесины. .

Устройство для нанесения защитных покрытий на малогабаритные изделия // 2192504

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к формированию защитных покрытий, и может найти применение для металлизации деталей, полученных как с помощью металлообработки, так и порошковой металлургией.

Устройство для нанесения защитных покрытий на изделия сложной конфигурации // 2192503

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к формированию защитных покрытий из газовой фазы на изделиях сложной конфигурации при термическом разложении паров тетракарбонила никеля на защищаемой поверхности, и может найти применение для металлизации как металлических, так и неметаллических деталей с повышенной хрупкостью.

Устройство для парового осаждения // 2188252

Изобретение относится к химическому паровому осаждению, в частности к устройству для осаждения газообразных карбонилов металлов на подложку, и может найти применение в различных отраслях машиностроения и металлургии.

Химическая газофазная металлизация тканей и нетканых материалов // 2171858

Изобретение относится к технологии получения металлизированных тканых и нетканых материалов и может быть использовано для изготовления защитной одежды от магнитного излучения и статического электричества, для изготовления декоративных и отделочных материалов.

Способ нанесения металлических покрытий на порошки абразивных материалов // 2169638

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий на частицы порошков абразивных материалов, например алмаза, нитрида бора, для изготовления из них различных инструментов.

Способ нанесения хромового покрытия // 2109844

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты поверхности трущихся деталей механизмов. .

Способ осаждения никеля и установка для его осуществления // 2095468

Способ изготовления фольги из чистого ферромагнитного металла и устройство для его осуществления (варианты) // 2470097

Изобретение относится к термохимии и электрохимии, а именно к улучшению электролитических и карбонильных методов осаждения непрерывной полосы фольги чистых металлов из группы железа и к устройствам для их осуществления

Способ и устройство для получения наноструктурированных вольфрамовых слоев // 2495155

Группа изобретений может быть использована при изучении физики плазмы высоких плотностей энергии, в микроэлектронике, в газовой диагностике и ядерной энергетике. Способ включает создание заданной газовой среды, нагрев подложки, подачу металлоорганического соединения к подложке, его разложение с формированием слоя вольфрама на подложке и удаление продуктов разложения. Подачу металлоорганического соединения осуществляют по центру вращающейся подложки в среде сопутствующего газа и меняют направление вращения подложки при формировании слоев. Подвод, разложение металлоорганического соединения и удаление продуктов разложения производят циклически. Устройство содержит реактор с герметичным корпусом, размещенные в реакторе электрическую печь и подложку, сопряженные с реактором систему создания и поддержания необходимой газовой среды, систему создания и поддержания заданного давления и систему подачи металлоорганического соединения. Система подачи металлоорганического соединения размещена напротив подложки для его подачи по центру подложки и снабжена системой подачи сопутствующего газа. Изобретение обеспечивает получение вольфрамовых слоев с высокой степенью чистоты толщиной от сотен нанометров до десятков микрон с гомогенной наноразмерной структурой. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 9 пр.

Устройство для нанесения покрытий на малогабаритные изделия // 2507307

Изобретение относится к области порошковой металлургии и, в частности, к устройствам для нанесения металлопокрытий методом химического осаждения металлов из газовой фазы, преимущественно разложением карбонилов металлов покрытия в условиях термоциклирования покрываемых изделий. Устройство для нанесения покрытий на малогабаритные изделия содержит выполненный с возможностью качания в вертикальной плоскости реактор с цилиндрическим корпусом, на одном конце которого установлена крышка с патрубком и нагреватель, а на другом конце - термостатирующий кожух с патрубком, внутри реактора установлена рифленая линейка длинной стороной вдоль образующей цилиндрического корпуса. Устройство снабжено плоской пластинчатой пружиной изгиба, жестко соединенной с рифленой линейкой и выполненной с консольными концевыми участками, выступающими за пределы линейки по ее ширине с возможностью прижатия к внутренней поверхности цилиндрического корпуса. Обеспечивается многократное использование устройства для нанесения покрытий на малогабаритные изделия различной формы за счет возможности быстрой и легкой замены рифленой линейки.3 ил.

Способ нанесения железовольфрамового покрытия на порошки технической керамики // 2585152

Изобретение относится к области нанесения двухслойных металлических покрытий и может быть использовано для получения износостойких покрытий при восстановлении деталей методами наплавки и напыления. Способ нанесения железовольфрамового покрытия на порошки технической керамики путем термического разложения паров, содержащих пентакарбонил железа и гексакарбонил вольфрама, характеризуется тем, что осуществляют последовательное нанесение на порошковые частицы адгезионного слоя из паровой смеси пентакарбонила железа и монооксида углерода в объемном соотношении паров 1:5 при температуре их термического разложения 250°С, а затем наносят поверхностный слой из паровой смеси из гексакарбонила вольфрама и монооксида углерода в объемном соотношении паров 1:5 при температуре их термического разложения 800°С. Обеспечивается покрытие, эффективное в достижении оптимального для эксплуатации сочетания значений твердости и прочности сцепления, что способствует увеличению износостойкости деталей, восстановленных методами напыления и наплавки полученных порошков. 1 табл., 1 пр.

Способ нанесения антикоррозионного покрытия на детонирующий удлиненный заряд // 2618044

Изобретение относится к бортовой и наземной пироавтоматике изделий ракетно-космической, авиационной, военно-морской и специальной техники, в частности к исполнительным устройствам систем разделения - детонирующим удлиненным зарядам, а также к областям защиты металлоконструкций и изделий от коррозии и нанесения различных покрытий на узлы и детали в машиностроении. Способ нанесения антикоррозийного покрытия на металлическую оболочку детонирующего удлиненного заряда включает термостатирование размещенного в рабочей камере детонирующего удлиненного заряда и осаждение на его поверхности металла путем разложения паров исходного металлсодержащего соединения карбонильной группы в потоке газа-носителя. Термостатирование осуществляют при температуре 80-85°C в течение 3-5 минут. В качестве исходного металлсодержащего соединения карбонильной группы используют карбонил металла, акустическая жесткость которого больше или не меньше жесткости металла оболочки детонирующего удлиненного заряда, а в качестве газа-носителя используют сероводород, при этом пары карбонила металла и сероводород подают одновременно со скоростью, равной 1,0-1,5 г/час и 0,1-0,2 г/час соответственно, при остаточном давлении в рабочей камере 10-1-10 Па. Обеспечивается повышение газо-, паро-, водонепроницаемости защитного покрытия, адгезионное сцепление его с металлической оболочкой детонирующего удлиненного заряда, повышение производительности работ, расширение функциональных возможностей и области применения нанесения антикоррозийного, защитного покрытия.