Способ получения многокомпонентныхдиффузионных покрытий

 

(72) Авторы изобретения

М. И. Чаевский и В. П. Артемьев (71) Заявитель

Краснодарский политехнический институт (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ

ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к химико-термической обработке стальных изделий и может быть применено для получения многокомпонентных покрытий путем подачи азота через расплав легкоплавких металлов с легирующим элементом.

Известен способ диффузионного насьпцения поверхности аустенитных сталей хромом и азотом (1).

Насыщение по этому способу осуществляется в две стадии: диффузионное хромирование в контейнерах с плавким затвором при температуре 10бО С и выдержке 18 ч в специально приготовленной смеси (состав смеси, вес.%:

Cr 70; А1 03 29; ИН,1 1) и последующее азотирование полученного хромового покрытия.

Азотирование осуществляют в герметиэированных кварцевых трубах в потоке газообразного аммиака или азота особой чистоты при температуре 1060 С и выдержке 3 ч.

He,достатками способа являются налипание к поверхности деталей хромирующей смеси, значительно увеличивающее трудозатраты из-за необходимости очистки поверхности деталей

2 при подготовке их к последующей операции азотированию; большой расход хрома (70 вес.%) для приготовления смеси для насыщения; большая длительность процесса; высокие трудозатраты ввиду последовательности операций хромирования и азотирования, вызванные необходимостью специальной подготовки поверхности деталей перед каждой операцией, что значительно увеличивает затраты на вспомогательные операции.

Известны cHoco6bI получения одно- M дву компонентных покрытий на.стальных деталях иэ расллавов легкоплавких металлов, содержащих насыщающие элементы (21.

Данный способ позволяет повысить эксплуатационные характеристики стальных изделий.

Однако полученные покрытия не всегда отвечают предъявляемым требованиям по иэносостойкости и корроэионной стойкости.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной стойкости изделии.

Для достижения поставленной цели в способе, включающем насьпцение легирующим элементом из расплава легкоплавких металлов, 80

2398 4

4$

S5 производят дополнительно подачу в ванну с расплавом азота.

При этом в качестве расплава легкоплавких металлов применяется Рв, Bi или эвтектика Рв-Bi, а процесс ведут при 1100-1150 С в течение 5 — 15 ч, Указанные легкоплавкие металлы Рв, Bi или эвтектика Рв-Bi выступают в роли только транспортирующей среды для переноса осаждаемых компонентов (титана, хрома, азота) к поверхности детали. Причем, выбор именно этих легкоплавких металлов в качестве транспортирующей среды обусловлен тем, что рассматриваемые легирующие компоненты титан, хром и азот не образуют с ними каких-либо соединений, мешающих процессу формирования диффузионного покрытия.

Пример 1. Получали диффузионное титаноазотированное покрытие на стали

0Х18Н10Т. Перед нанесением покрытия поверхности детали подвергали химическому обезжириванию. Затем деталь помещали в ванну с расплавом эвтектики Рв-Bi, куда добавляли порошок титана в количестве 2 вес. %. При температуре 1125 C в течение, 7 ч проводили насыщение поверхности детали титаном, одновременно осуществляя подачу в эту же ванну газообразного чистого азота, В результате металлографического исследования было установлено наличие покрытия толщиной 220 мкм, содержащего в поверхностном слое нитрид титана (TiN). Микротвердость полученного нитридного покрытия в слое, прилежащем к поверхности, по результатам измерения на микротвердомере ПМТ вЂ” 3 составляет 940-1000 кг/мм .

Стойкость деталей с полученными титаноазотированными покрытиями в жидком цинке при температуре 500 С более чем в 100 раз выше, чем деталей без покрытия, Пример 2. Получали диффузионное хромоаэотированное покрытие на стали

ОХ18Н10Т. Перед нанесением покрытия поверхности детали подвергали химическому обезжириванию. Затем детали помещали в ванну с расплавом эвтектики свинец-висмут (Рв -Bi), куда добавляли порошок хрома в количестве

2 вес.% После чего по оптимальному режиму, позволяющему получить хромоазотированное покрытие толщиной 200 мкм при температуре

1125 С в течение 6 ч проводили насыщение поверхности детали хромом, одновременно осуществляя подачу в ванну чистого газообразного азота.

Металлографическим анализом установлено наличие хромоаэотированного покрытия толщиной 200 мкм, содержащего в поверхностном слое нитрид хрома (CrN). Микротвердость полученного покрытия в слое, прилежащем

1а

35 к поверхности, 1 составляет 860-930 кг/мм .

Износостойкость деталей с хромоазотированными покрытиями повысилась в три раза.

Пример 3. Получали диффузионное титанохромоазотированное покрытие на малоуглеродистой стали 08КП. Перед нанесением цокрьпия поверхности детали подвергали химическому обезжириванию, Затем деталь помещали в ванну с расплавом эвтектики свинецвисмут (Рв--Bi), куда добавляли в количестве 2 вес.% в соотношении 1:1 порошки титана и хрома. После чего при температуре 1125 С в течение 10 ч проводили одновременное насыщение поверхности детали титаном и хромом, осуществляя подачу в эту же ванну чистого газообразного азота.

В результате было получено хромотитаноазотнрованное покрытие толщиной 250 мкм микротвердостью в приповерхностном слое

950-1050 кг/ммг

Испытания в расплавах жидких металлов цинка и алюминия показали отсутствие смачивания поверхности деталей с этими жидкими металлами, что говорит об отсутствии коррозионного поражения. В то время как незащищенные образцы подверглись сильному коррозионному поражению и привес массы в результате налипания расплавов этих металлов (цинка, алюминия) составлял до 1000 г/м .

Таким образом, предложенный способ позволяет упростить способ получения нитридных покрытий, а также повысить эксплуатационные характеристики диффузионного слоя при нагреве в расплаве легкоплавких металлов.

Изобретение может широко использоваться для получения защитных диффузионнь|х . покрытий с высокими коррозионно-механическими свойствами в изделиях новой техники, приборо- и машиностроении.

Формула изобретения

1. Способ получения многокомпонентных диф фузионных покрытий, включающий насыщейие иэ расплава легкоплавких металлов, содержащего легирующие элементы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости иэделий, в процессе насыщения производят дополнительную подачу азота в расплав.

2.Способпоп,1, отличающийс я тем, что в качестве расплава применяют свинец.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве расплава применяют висмут.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве расплава применяю1 расплав свинец-висмут.

802398

Составитель Р. Клыкова Гехред Н. Келущак. Корректор Н. Швыдкая

Редактор Н. Ахмедова

Подписное 1 ираж 1059

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретения и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5

Заказ 10511/33

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

5. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве легирующего элементь применяют титан.

6. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве легирующего элемента применяют хром.

7. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в качестве легирующих элеменЪ тов применяют хром и титан.

Источники информации, принятые вс внимание при экспертизе

1. Сборник "Защитные покрытия на металлах", К., "Наукова думка" вып. 8, 1974, с. 162 — 167.

2. Шатинский В. Ф. и др. Получение диффузионных покрытий в среде легкоплавких металлов. К., "Наукова думка", 1976, с. 160164, 194-195.