Способ нанесения покрытий из карбидов металлов

 

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советскик

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23.11.1970 (№ 1407557/22-1) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 07Х11.1972. Бюллетень № 21

М. Кл. С 2 .Зс 13. 02

Комитат по делам иаооретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.793,16 (088.8) Д! с-

Г тД

Авторы изобретения

В. Ф, Функе, А. И. Тютюнников, В. В. Косухин, Н. С. Ямсков и А. А. Клементьев

Заявитель

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ КАРБИДОВ МЕТАЛЛОВ

Изобретение относится к области получения покрытий из карбидов металлов термическим разложением паро-газовой смеси.

Известен способ получения покрытий из карбидов металлов термическим разложением паро-газовой смеси, содержащей галогенид металла, водород, углеродсодержащий и инертный газы.

Предложенный способ отличается от известного тем, что перед осаждением карбидного покрытия осуществляют активационную обработку изделия смесью водорода, галогенида металла и четыреххлористого углерода при температуре 300 — 1000 С с последующим повышением до 1500 — 1800 С и одновременным введением в реакционную смесь углеводорода.

Это позволяет повысить прочность сцепления покрытия с основой и предотвращает ее ovpynчивание.

Процесс осаждения карбида осуществляют при атомарном отношении металла галогенида к углероду углеводорода от 1 до 12.

Согласно предложенному способу, реакционное пространство предварительно вакуумируют, продувают водородом, нагревают покрываемые изделия в токе водорода до 300—

1000 С, после чего вводят в водород газообразный хлорид металла покрытия. Для более интенсивного травления и очистки покрываемой металлической поверхности от окислов в

2 паро-газовую смесь вводят не более 5 мол. ф четыреххлористого углерода. Активационную обработку осуществляют в течение 15 — 20 мин.

Затем, не прерывая подачи наро-газовой сме5 си, изделия нагревают до 1500 — 1800 С и вводят газообразный углеводород, например метан, в количестве, обеспечивающем атомарное отношение металла галогенида к углероду углеводорода от 1 до 12. В этих условиях про10 цесс ведут не более 5 мик для того, чтобы получить тонкий барьерный слой карбида толщиной до 5 — 7 мк, прочно связанный с основой. При этом не происходит насыщения подложки углеродом и водородом и не успевает

15 начаться рост дендритов карбида металла.

После этого температуру процесса понижают до температуры осаждения мелкозернистого карбида.

Для карбидов циркония и гафния это

20 1300 †16 С, для карбидов ниобия и тантала — 800 †14 С.

После нанесения покрытий изделия вместе с печью охлаждают в потоке инертного газа.

Предложенным способом можно наносить

25 покрытия толщиной до 300 ик из карбидов циркония, гафния, ниобия и тантала на изделия различной конфигурации из вольфрама, молибдена, ниобия, тантала, рения и др.

Пример 1, Для нанесения покрытия из

30 карбида циркония на внутреннюю поверхность

344033

Составитель Л. Казакова

Редактор А. Бер

Техред T. Ускова

Корректоры: Е. Ласточкина и А. Николаева

Заказ 2528, 8 Изд. № 988 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4(5

Типография, пр. Сапунова, 2 трубок из сплава ВН-2А3 вакуумируют рабочее пространство до 10 — 1 мл рт. ст., затем

30 лик,продувают водородом для удаления остатков воздуха, после чего температуру изделия поднимают до 1000 С и обрабатывают его смесью водорода и 5 мол. /о тетрахлорида циркония в течение 15 лшн.

После этогс температуру изделия повышают до 1600"C и вводят в паро-газовую смесь

2 мол. % метана.

После выдержки в течение 1 лсин температуру понижают до 1420 С, доводят концентрацию метана до 3 мол. /о и выдерживают изделие в потоке паро-газовой смеси 30 — 45 хин.

Затем прекращают подачу хлорида металла и метана, водород заменяют аргоном и в токе аргона охлаждают покрытое изделие вместе с печью до комнатной температуры.

В результате на поверхности изделия образуется плотно сцепленное с основой мелкозернистое покрытие карбида циркония серебристого цвета, толщиной 30 — 60 мк.

Пример 2, Для нанесения покрытия из карбида ниобия на ниобиевую пластинку после вакуумирования и продувки реакционного пространства водородом изделие нагревают до 600 С и обрабатывают в токе водорода, содержащего 4 мол. /о пентахлорида ниобия и

4 мол. /о четыреххлористого углерода в течение 15 мин, после чего температуру изделия повышают до 1500 С, предварительно прекратив подачу четыреххлористого углерода и заменив водород на аргон с введением в парогазовую смесь 2 мол. о/о метана. Подложку выдерживают в этих условиях 1 — 2 яик, Затем температуру понижают до 1000 С и ведут процесс 30 мин в потоке паро-газовой смеси, содержащей аргон с 16 мол. % пентахлорида ниобия и 10 мол. метана.

При этом получают покрытие из карбида ниобия, толщиной 50 — 90 чк.

Пример 3. Для нанесения покрытия из монокарбида тантала на наружную поверхность молибденовой трубки активационную ооработку осуществляют при 450 — 500 С в парогазовой смеси на основе водорода, содержащей 2 мол. /о пентахлорида тантала, 5 мол. % четыреххлористого углерода в течение 20 мин.

Затем водород заменяют аргоном, прекращают подачу четыреххлористого углерода, под10 нимают температуру подложки до 1500 С и и вводят 1 мол. % метана. После выдержки

5 пин температуру понижают до 1200 С, доводят концентрацию пентахлорида тантала и метана до 20 мол, % каждого и выдержива15 ют покрываемое изделие в этих условиях

30 мин. После окончания процесса изделие охлаждают в токе аргона. В результате на поверхности молибдена получается плотное мелкозернистое покрытие из карбида тантала, 20 прочно сцепленное с основой.

Предмет изобретения

1. Способ нанесения покрытий из карбидов металлов путем термического разложения па25 ро-газовой смеси, содержащей галогенид металла, водород, углеродсодержащий и инертный газы, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления покрытия с поверхностью изделия и предотвращения ее ох30 рупчивания, проводят активационную обработку изделий смесью водорода, хлорида металла и четыреххлористого углерода при температуре 300 †10 С, затем в паро-газовую смесь вводят углеводород и выдерживают изз5 делие .при температуре 1500 — 1800 C с последующим ее снижением до температуры осаждения-карбида металла.

2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что осаждение карбида металла осуществляют при

40 атомарном отношении металла галогенида к углероду углеводорода от 1 до 12,