Состав суспензии
ОПИСАНИЕ
ИЗОВРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (|!) 505748
Саюа Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свиЛ-ву (22) Заявлено 28.10,74 (21) 2070743/22-1 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 05.03.76. Бюллетень № 9
Дата опубликования описания 05.05.76 (51) М. Кл. - С 23С 9/02
Государственный комитет
Совета Министров СССР (53) УДК 621.793.4 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявитель
М. С. Цирлин, А. В. Касаткин и д. А. Сосновский
Ордена Трудового Красного Знамени институт физической химии АН СССР (54) СОСТАВ СУСПЕНЗИИ
Изобретение относится к химико-термической обработке ниобия и его сплавов.
B современной технике для защиты ниобия и его сплавов используются покрытия на основе дисилицида молибдена, легированные для увеличения защитного ресурса некоторыми элементами, например титаном, хромом и другими.
Известен способ нанесения покрытия на ниобиевые сплавы для защиты их от окисления, заключающийся в низкотемпературном напылении из суспензии на основе молибдена, обжиге, последующем силицировании и пропитке стеклом. Суспензия при этом содержит молибден, вольфрам, титан, ванадий и хром. Однако получение покрытий из известной суспензии требует большого числа операций, длительного (15 час) обжига напыленного слоя при температуре до 1500 С, а срок службы покрытий в окислительной среде относительно невелик и равен для температуры
1315 С 255 час. Длительность высокотемпературного обжига обусловлена низкой скоростью спекания частиц напыленного слоя, состоящего из смеси порошков тугоплавких металлов. Ускорение процесса спекания путем повышения температуры спекания нежелательно, поскольку при этом происходит резкое ухудшение механических характеристик металла или сплава-основы, Для снижения температурно-временных параметров обжига суспензии и повышения жаростойкости и термостойкости покрытия предложен состав суспензии, который помимо мо5 либдена содержит марганец и гидрид ванадия при следующем соотношении компонентов, %:
Марганец 5 — 10
Гидрид ванадия 5 — 15
10 Молибден Остальное
Слои суспензии указанного состава наносят на поверхность защищаемого металла (осноВы) л|обым известным методом (окунанием) распылением, обмазкой и т. д.).
15 В качестве жидкой фазы при приготовлении суспензии могут быть использованы органические вещества (ацетон, ксилол, изопропиловый спирт и т. д.), вода. В зависимости от метода нанесения слоя могут быть исполь20 зованы различные связующие. Лучшие результаты в случае распыления дает раствор нитроцеллюлозы (этилцеллюлозы) в амилацетате, хотя могут быть использованы и другие вещества (жидкое стекло, бентонит
25 и т. д.). Роль связки — обеспечение слипания частиц перед высокотемпературной обработкой.
Плохая спекаемость металлического слоя на основе молибдена вызвана тем, что по3) всрхность покрываемого образца и металли505745
5%, Мо — 1% ZI) диаметром 10 мм и толщиной 3 мм распылением наносят слой на осно= ве молибдена толщиной 50 мкм из суспензии при соотношении твердой и жидкой фазы 1: 1, Состав твердой фазы, вес. %: молибден 90, гидрид ванадия 5, марганец 5.
Состав жидкой фазы, вес. %: изопропиловый спирт 90; 5%-ный раствор нитроцеллюлозы в амилацетате 10.
Далее образцы отжигают при 1400 С в вакууме 5 10 — "" мм рт. ст. в течение 2 час. Затем проводят вакуумное силицирование в порошке кремния марки КПС-3 при 1300 в течение 15 час. Полученное покрытие было однородным, плотным. Металлографическое исследование показало, что пористость его не превышает 5%, а на границе металл — покрытие образуется диффузионная зона на основе твердого раствора силицидов ниобия и молибдена.
В таблице приведены результаты испытаний покрытий, полученных по предлагаемому способу на жаростойкость в воздушной среде.*
Подложка
1400
1200
1300
800 †9
900 †10
Ниобий
В Н-2АЭ
300 †4
450 †5
1200 †13
1300 †15
". Термоциклирование проводилось через каждые
10 час.
Покрытия, полученные по предлагаемому способу, характеризуются высокими жаростойкими и термостойкими свойствами.
Способ прост в осуществлении, не требует специального оборудования, а получаемые покрытия характеризуются высокой надежностью;
Предмет изобретения
Состав суспензии на основе молибдена для нанесения покрытия на ниобий и его сплавы, отлич а-ющий ся тем, что, с целью снижения температурно-временных параметров обжига суспензии и повышения жаростойкости и термостойкости покрытия, он дополнительно содержит марганец и гидрид ванадия при следующем соотношении компонентов, %:
Марганец 5 — 10
Гидрид ванадия 5 — 15
Молибден Остальное
Составитель В. Хацернова
Техред А. Камышникова
Корректоры: В. Дод и А. Николаева
Подписное
Редактор О. Филиппова
Заказ 1225/13
Изд. № 264
Тираж 1077
Типография, пр. Сапунова, 2 ческих частиц покрыта тонкой окисной пленкой, тормозящей процесс спекания. Поэтому возникает необходимость введения в систему восстановителя, который снимал бы эти барьерные пленки. Желательно, кроме того, чтобы добавленный восстановитель содержал элемент, улучшающий жаростойкие свойства образующегося при последующем силицировании дисилицида молибдена. Поэтому в качестве активатора спекания используют гидрид ванадия, который при нагреве выделяет водород. Кроме того, ванадий повышает самозалечивающие свойства образующегося покрытия при его окислении в связи с низкой температурой плавления высшего окисла ванадия — Ъ 20з. Введение в состав суспензии марганца также увеличивает самозалечивающие свойства образующейся на поверхности силицидного слоя окисной пленки и понижает ее склонность к кристаллизации. Окисел марганца МпО понижает температуру плавления двуокиси кремния и, следовательно понижает вязкость окисла при данной температуре.
Введение в суспензию на основе молибдена гидрида ванадия в количестве до 15 вес. резко увеличивает скорость спекания и вакуумный отжиг в течение 1 — 2 час при
1400 С, приводит к получению плотного, хорошо сцепленного с подложкой молибденового слоя.
Процесс нанесения защитного покрытия проводят следующим об разом.
Первоначально на образец наносят слой суспензии указанного выше состава толщиной 40 — 70 мкм. Суапензию получают смешением порошочков молибдена, гибрида ванадия и марганца с жидкой фазой и связующим.
Крупность частиц порошка 5 — 10 мкм. После непродолжительного перемешив ания суспензии во вращающихся барабанах (скорость вращения 30 — 200 об/мин.) смесь готова к работе. Сушку образцов с нанесенным слоем проводят при 80 — 100 С на воздухе в течение
10 — 30 мин. Далее образцы отжигают в вакууме 10 — — 10 —" тор или в интертной среде (аргон, гелий) при 1300 — 1400 С в течение
1 — 3 час. При этом удаляются продукты пиролиза органической части суспензии. Последующее силицирование проводят любым известным методом — в вакууме в порошке кремния, в смеси порошков кремния и галоидного активатора (фтористый натрий, фтористый калий и другие), в инертной среде, из газовой фазы и т. д. Режим силицирования определяется с таким расчетом, чтобы обеспечить перевод всего напыленного слоя на основе молибдена в дисилицидные фазы.
Пример получения покрытия на ниобиевом сплаве. На образцы сплава ВН-2A3 (Nb—
Срок службы при температуре -"С, час
