Способ повышения жаростойкости медных деталей


 


Владельцы патента RU 2617069:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" (RU)

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.

 

Настоящее изобретение относится к области защиты от коррозии цветных металлов, 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.

Из существующего уровня техники известен способ изготовления жаропрочных и жаростойких дисперсно-упрочненных изделий на основе меди (Патент РФ RU 2117063 С1, МПК С22С 1/04, С22С 1/10, з. №97106864/02 от 24.04.1997, опубл. 10.08.1998). Недостатком данного технического решения является необходимость применения меди в виде порошка с последующим формованием детали методом порошковой металлургии, что сказывается на прочностных характеристиках деталей.

Также известен способ повышения жаростойкости меди путем обработки жидкой меди наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) (Патент РФ RU 2355511 C2, МПК B22D 27/20, C22F 3/02, з. №2007124218/02 от 27.06.2007, опубл. 20.05.2009 г.). Недостатком данного способа является необходимость доведения меди до жидкого состояния путем нагрева до высоких температур (порядка 1300°С), что приводит к большим затратам энергии на нагрев, а также использование сложного технологического оборудования - генератора НЭМИ.

Еще одним техническим решением является способ нанесения комбинированных покрытий на электротехнические медные детали гальваническим нанесением иттрия в солевом расплаве (SU 1565060 А1, МПК С23С 10/24, з. №4382111/02 от 05.01.1988 г., опубл. 27.06.2007 г.). Недостатком данного способа является необходимость применения дорогостоящего хлорида палладия.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ нанесения металлических покрытий (Патент РФ RU 2058422 С1, МПК С23С 10/24, з. №93046241/02 от 30.09.1993, опубл. 20.04.1996 г.). Недостатком данного технического решения являются высокие рабочие температуры 850-1000°С, что приводит к увеличению затрат энергии на поддержание таких температур.

Технический результат, получаемый вследствие использования заявленного способа, заключается в получении покрытия, обладающего высокой жаростойкостью. Жаростойкость повышается благодаря наличию на поверхности детали жаростойкого интерметаллического соединения медь-иттрий.

Способ повышения жаростойкости медных деталей путем получения на поверхности меди покрытия медь-иттрий заключается в следующем:

1. Нагревают рабочий солевой расплав до температуры 500-700°С в контейнере из оксида бериллия или алунда, при этом контейнер с расплавом должен находится в атмосфере инертного газа, например аргона, в герметично закрываемой емкости;

2. Одновременно в токе инертного газа помещают в рабочий солевой расплав медную деталь и пластину металлического иттрия, закрепленные на молибденовых или вольфрамовых подвесах так, чтобы исключить их контакт между собой и стенками контейнера;

3. Выдерживают медную деталь и пластину металлического иттрия в рабочем солевом расплаве в течение 1-4 часов, при этом происходит бестоковое диффузионное насыщение поверхности меди иттрием с образованием интерметаллических соединений;

4. Медную деталь приподнимают над расплавом, проводят гомогенизационный отжиг при температуре 400-500°С в течение 1 часа в инертной атмосфере;

5. Охлаждают медную деталь в инертной атмосфере до комнатной температуры, смывают остатки соли с поверхности детали.

Технический результат - формирование покрытия - достигается в солевых расплавах, содержащих, масс. %: эвтектические смеси хлоридов щелочных металлов 95,0-99,0, трихлорид иттрия 5,0-1,0. Диффузионные покрытия являются беспористыми, хорошо сцепленными с материалом подложки.

Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что рабочие температуры ниже, чем в известном способе (RU 2058422 С1 от 20.04.1996 г.), что снижает затраты энергии на процесс насыщения.

Примеры заявленного изобретения

Пример 1. В тигле из оксида бериллия расплавляют 95 масс. % эвтектической смеси хлоридов лития и калия, 5 масс. % трихлорида иттрия. При температуре 500°С в расплав помещают медную деталь и пластину иттрия. В течение 1 часа получают покрытие медь-иттрий толщиной 50 мкм.

Пример 2. В алундовом тигле готовят расплав 96 масс. % эвтектической смеси хлоридов натрия и цезия с добавлением 4 масс. % трихлорида иттрия, при температуре 600°С за 2 ч. на поверхности медной детали получают покрытие медь-иттрий толщиной 150 мкм.

Пример 3. В расплаве 95 масс. % эквимольной смеси хлоридов натрия и калия и 5 масс. % трихлорида иттрия насыщают медную деталь иттрием при температуре 700°С в течение 3 часов. Получают покрытие медь-иттрий толщиной 180 мкм.

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



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к химико-термической обработке металлов и сплавов для получения защитных покрытий и может найти применение в энергетической, электротехнической и химической промышленности.

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.

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 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.

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.
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.

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

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.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к аморфным сплавам и материалам с нанесенным покрытием из сплава с высокой стеклообразующей способностью.
Изобретение относится к обработке поверхности металлического материала и может быть использовано при упрочнении внутренней поверхности длинномерных прецизионных цилиндров скважинных насосов, работающих в условиях абразивного износа.
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения изделий методами обработки давлением. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к химико-термической обработке деталей с формированием диффузионных и поверхностных слоев с повышенной износостойкостью и высокой прирабатываемостью в условиях трения металла о металл, и может быть использовано в машиностроении.
Изобретение относится к области химико-термической обработки металлов и сплавов и может быть использовано для упрочнения деталей машин и инструмента в машиностроительной, металлургической, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к химической технологии, в частности к процессам бестокового цинкования. .

Изобретение относится к химикотермической обработке металлов, в частности к способам нанесения диффу-зионного подсмазочного технологического цинкового покрытия, а может найти применение при подготовке п^оверхности заготовок перед йроцессом холодной обработки металлов давлением,, например штамповки, глубокой вытяжки и др.
Наверх