Способ нанесения диффузионных покрытий

Авторы патента:

C23C8/42 - с введением только одного элемента

C23C2/04 - отличающиеся материалом покрытия

Владельцы патента RU 2563404:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный индустриальный университет" (RU)

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов для получения защитных покрытий и может найти применение в энергетической, электротехнической и химической промышленности. Способ диффузионного насыщения поверхности металлических изделий включает выдержку при заданной температуре в металлическом контейнере с транспортным расплавом. Металлические изделия погружают в металлический контейнер, выполненный из материала, компоненты которого являются основой наносимого диффузионного покрытия, заполненный транспортным расплавом, представляющим собой натрий марки ЧДА, в который вводят примесь кислорода в виде пероксида натрия Na₂O₂ марки Ч. Затем погружают в него металлические изделия и герметизируют аргонно-дуговой сваркой, после чего металлический контейнер помещают в герметичный чехол из стали 12Х18Н10Т и выдерживают в печи при температуре 800°С в течение периода времени длительностью от 5 до 20 часов в зависимости от компонентов наносимого покрытия. Затем вскрывают контейнер, извлекают металлические изделия с нанесенным покрытием и удаляют остатки транспортного расплава с их поверхности с использованием этанола. Обеспечивается расширение номенклатуры наносимых покрытий и получаются изделия с указанными покрытиями, которые обладают особыми физико-химическими свойствами. 2 пр., 1 табл.

Область техники

Уровень техники

Известен способ [1] и расплав [2] для нанесения диффузионных покрытий на поверхность металлических изделий. Способ заключался в том, что покрытие наносилось на поверхность металлических изделий путем их выдержки при заданной температуре в транспортном расплаве, содержащем предварительно введенный насыщающий компонент. В качестве транспортного расплава использовались легкоплавкие металлы Li, Na, К, Pb, Bi, содержащие 5 мас.% насыщающего компонента (Be, В, Al, Si, V, Nb, Ni, Mo, W, Pt).

Недостатком данного способа и расплава является невозможность нанесения покрытия, основой которого является металлический компонент, растворимость которого в транспортном расплаве не превышает 0,05 мас.% при температуре выдержки, а также невозможность использовать изделия, на которые наносятся покрытия, в состав которых входят компоненты, растворимость которых в транспортном расплаве превышает растворимость насыщающего компонента.

Технический результат

Целью данного способа нанесения металлических покрытий на поверхность металлических изделий является придание поверхностным слоям этих изделий особых физико-химических свойств.

Технический результат, на который направлено данное изобретение, заключается в расширении номенклатуры наносимых покрытий.

Для достижения данного технического результата разработан способ нанесения диффузионного покрытия в результате технологического процесса, в котором предусмотрен этап предварительного введения примеси кислорода в виде пероксида натрия Nа₂О₂ марки Ч в транспортный расплав, а также исключен этап предварительного введения насыщающего компонента в его состав.

Раскрытие изобретения

Металлические изделия погружают в металлический контейнер с транспортным расплавом, представляющим собой натрий марки ЧДА (химический состав представлен в таблице), в который с целью ускорения диффузионного насыщения дополнительно вводилась примесь кислорода в виде пероксида натрия Nа₂O₂ марки Ч. Контейнер изготавливается из материала, компоненты которого являются основой наносимого диффузионного покрытия. В данном процессе не предусматривается предварительное введение насыщающего компонента в транспортный расплав.

После заполнения контейнера транспортным расплавом и погружения металлических изделий он герметизируется аргонно-дуговой сваркой. В связи с высокой температурой проведения процесса для надежной изоляции от атмосферы, металлический контейнер помещается в герметичный чехол из стали 12Х18Н10Т. Подготовленная таким образом конструкция выдерживается в печи при температуре 800°С в течение периода времени длительностью от 5 до 20 часов в зависимости от того, какой компонент наносится. После вскрытия контейнера металлические изделия с нанесенным покрытием извлекаются из контейнера. Для удаления остатков транспортного расплава с их поверхности используется этанол.

Данный технический результат обеспечивает возможность использования в качестве насыщающего компонента металлов с низкой растворимостью в транспортном расплаве, а также предусматривает нанесение покрытий на изделия, в состав которых входят компоненты, растворимость которых в транспортном расплаве превышает растворимость насыщающего компонента.

Примеры выполнения

Пример 1. В металлическом контейнере из материала сталь 10 наплавили расплав, представляющий собой металлический натрий марки ЧДА 95,25 мас.% и Na₂O₂ марки Ч 4,75 мас.%. При температуре 800°С в расплав был опущен образец из никеля марки H1. За 10 часов получено железное покрытие на никеле толщиной 16 мкм и концентрацией железа на поверхности 96,5 мас.%.

Пример 2. В металлическом контейнере из ниобия марки НБ-1 наплавили расплав, представляющий собой металлический натрий марки ЧДА 95,25 мас.% и Na₂O₂ марки Ч 4,75 мас.%. При температуре 800°С в расплав был опущен образец из никеля марки H1. За 10 часов получено ниобиевое покрытие толщиной 21 мкм и концентрацией ниобия на поверхности 86,5 мас.%.

Таблица
Показатели качества по ТУ, %
Основного вещества, не менее	99,9
Хлориды, не более	0,003
Сульфаты, не более	0,04
Железо, не более	0,001
Тяжелые металлы, не более	0,001
Кальций, не более	0,02
Кремнекислоты, не более	0,015
Калий, не более	0,02

Источники информации

[1] Патент SU 863710.

[2] Шатинский В.Ф., Збожная О.М., Максимович Г.Г. Получение диффузионных покрытий в среде легкоплавких металлов. - Киев: Наукова думка, 1976. - 282 с. C. 119.

Способ диффузионного насыщения поверхности металлических изделий, включающий выдержку при заданной температуре в металлическом контейнере с транспортным расплавом, отличающийся тем, что металлические изделия погружают в металлический контейнер, выполненный из материала, компоненты которого являются основой наносимого диффузионного покрытия, заполненный транспортным расплавом, представляющим собой натрий марки ЧДА, в который вводят примесь кислорода в виде пероксида натрия Na₂O₂ марки Ч, затем погружают в него металлические изделия и герметизируют аргонно-дуговой сваркой, после чего металлический контейнер помещают в герметичный чехол из стали 12Х18Н10Т и выдерживают в печи при температуре 800°С в течение периода времени длительностью от 5 до 20 часов в зависимости от компонентов наносимого покрытия, затем вскрывают контейнер, извлекают металлические изделия с нанесенным покрытием и удаляют остатки транспортного расплава с их поверхности с использованием этанола.

Изобретение относится к металлургии и машиностроению, а именно к обработке режущего инструмента. .

Состав расплава для борирования // 2215060

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов, в частности к борированию стальных изделий в солевых расплавах. .

Способ борирования деталей // 2164963

Способ обработки магнитомягкого железосодержащего материала // 2135632

Изобретение относится к способам обработки магнитных материалов. .

Способ борирования поверхности стали для эмалирования // 2135631

Изобретение относится к способам химико-термической обработки. .

Способ окрашивания изделий из сплавов на основе золота // 2118993

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для улучшения потребительских качеств изделий из золотых сплавов. .

Способ термической обработки стальных деталей // 2061089

Изобретение относится к металлургии. .

Расплав для жидкостного борирования стальных деталей // 2007498

Способ термической обработки быстрорежущих сталей // 2005810

Изобретение относится к металлургии, а именно к термической обработке быстрорежущих сталей. .

Способ химико-термической обработки стальных деталей // 2004617

Способ повышения качества металлического покрытия стальной полосы // 2560468

Изобретение относится к повышению качества металлического покрытия листовой стали. Способ получения коррозионно-стойкого металлического покрытия на листовой стали включает расплавление металлического покрытия листовой стали путем нагрева до температуры выше температуры плавления материала покрытия.

Способ получения диффузионных покрытий на металлических изделиях и устройство для его осуществления // 2553155

Изобретение относится к технологии диффузионной металлизации, а именно к способу получения диффузионных покрытий на металлических изделиях и устройству для его осуществления для обеспечения поверхностным слоям изделий особых физико-химических свойств с помощью изменения их состава, и может использоваться в общем машиностроении, в инструментальной промышленности и других областях.

Устройство для диффузионной металлизации в среде легкоплавких жидкометаллических растворов // 2521187

Устройство для диффузионной металлизации изделий предназначено для нанесения на изделия диффузионных покрытий в среде легкоплавких жидкометаллических растворов в условиях массового производства при одновременном совмещении процессов нанесения покрытий с термической обработкой материала и может быть использовано в общем машиностроении, в инструментальной промышленности и других областях.

Пластина из железа или сплава железа и способ ее изготовления // 2505617

Способ включает создание металлического слоя (2) с ферритообразующим элементом, по меньшей мере, на одной поверхности пластины (1), выполненной из Fe или сплава Fe, с превращением α-γ.

Способ нанесения износостойких покрытий на стальные изделия // 2499077

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей, подверженных в процессе эксплуатации абразивному износу. Способ включает предварительную очистку покрываемой поверхности стального изделия, нанесение на очищенную поверхность изделия слоя флюса методом газопорошковой наплавки с разогревом обрабатываемой части изделия до температуры 450-600°C при использовании пропан-бутановой газовой смеси, погружение изделия в расплав износостойкой стали при температуре расплава 1560-1650°C, выдержку в расплаве в течение времени, необходимого для получения требуемой толщины покрытия, извлечение изделия с покрытием из расплава с последующим медленным охлаждением изделия с нанесенным покрытием на воздухе или вместе с термической печью с начальной температурой 500-600°C.

Иcпаряющийся материал и способ его изготовления // 2490367

Изобретение относится к испаряющемуся материалу и способу его получения, который может быть использован при изготовлении магнитов с повышенной коэрцитивной силой.

Стальной материал с покрытием из сплава на основе mg // 2445401

Изобретение относится к стальному материалу с покрытием из сплава на основе магния, который может широко использоваться в автомобильной промышленности, а также при производстве строительных материалов и бытовых электроприборов.

Сплав с стеклообразующей способностью и металлический материал с нанесенным на него покрытием из сплава // 2441094

Изобретение относится к области металлургии, в частности к аморфным сплавам и материалам с нанесенным покрытием из сплава с высокой стеклообразующей способностью.

Экологически безопасный поверхностно обработанный стальной лист для электронных компонентов с прекрасными смачиваемостью припоем, стойкостью к образованию усов и постоянством внешнего вида во времени, а также способ его производства // 2391445

Способ производства горячеоцинкованного проката повышенной прочности // 2361936

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к технологии производства горячеоцинкованного проката из низколегированной стали, предназначенного для изготовления деталей автомобиля методом штамповки.

Способ повышения жаростойкости медных деталей // 2617069

Настоящее изобретение относится к защите цветных металлов от коррозии, а именно к нанесению металлических покрытий методом химико-термической обработки, и может быть использовано для повышения жаростойкости деталей, изготовленных из меди и медных сплавов, например сопла горелок для аргонодуговой сварки, держателей дуговых плавильных печей, фурмы доменных и конверторных печных плавильных агрегатов. Способ получения жаростойкого покрытия медь-иттрий на поверхности медных деталей, включающий нагрев рабочего солевого расплава до температуры 500-700°С в контейнере из оксида бериллия или алунда, находящемся в герметично закрытой емкости, в атмосфере инертного газа, одновременно в расплав в токе инертного газа помещают медную деталь и пластину из металлического иттрия, закрепленные на молибденовых или вольфрамовых подвесах без контакта между собой и стенками контейнера, выдержку детали в солевом расплаве в течение 1-4 ч с бестоковым диффузионным насыщением поверхности меди иттрием с образованием интерметаллических соединений, извлечение детали из упомянутого расплава и проведение последующего гомогенизационного отжига при температуре 400-500°С в течение 1 ч в инертной атмосфере, охлаждение детали в инертной атмосфере до комнатной температуры и смывание остатков соли с поверхности детали, при этом рабочий солевой расплав содержит, мас. %: эвтектические смеси хлоридов щелочных металлов 95,0-99,0, трихлорид иттрия 5,0-1,0. Обеспечивается получение на поверхности медной детали жаростойкого покрытия. 2 пр.