Устройство для нанесения диффузионных покрытий

Устройство для нанесения диффузионных покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем совмещения процессов нанесения покрытий и отжига изделий в специальной среде, повышение производительности и удобство эксплуатации. К барокамере 1 пристыкованы соосно расположенные стаканы 2 и 8. Нижний стакан 2 расположен в печи 3 и в него устанавливается тигль 4 с садкой, герметизируемый крышкой 5. Перемещение тигля 4 осуществляется штоком 6, соединенным с крышкой 5. В барокамеру 1 напускается специальная газовая среда через вентили 27 после предварительного разрежения насосом 25. После проведения диффузионного процесса в тигле 4 может быть осуществлен отжиг в специальной среде. Наличие стаканов 2 и 8 повышает удобство проведения подготовительных операций в барокамере 1. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

151)5 С 23 С 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4280895/31-02 (22) 08.07.87 (46) 30.04.90. Вюл. !. 16 (7!) Физико-механический институт им. Г.В.Карпенко и Специальное конструкторско-технологическое бл".ро Физико-механического института АН УССР (72) В.Ф.Шатинский, Н.Н.Филинов, Е.N.Рудковский и П,М.1:удык (53) .621.785.5 1.066.65.002.5(088.8) (56) Шатинский В.Ф., Збожная О.М,, Максимович Г.Г. Получение диффузионных покрытий в среде легкоплавких металлов. Киев: Наукова думка, 1976, с. !06.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕШЬЧ ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к. химикотермической обработке металлов, I,eëü изобретения — расширение техноло гических возможностей путем совмещения процессов нанесения покрытий и отжи изделий в специальной среде, повьппение производительности и удобство эксплуатации. I(барокамере 1 присты кованы соосно расположенные стаканы

2 и 8. Нижний стакан 2 pac roëoæåí в печи 3 и в него устанавливается ти гель 4 с осадкой, :ерметизнруемый

Г

1 ) г « 3 1.7 т г 13 а н а (,, крьппкой з, 1?()1>е<ле(??е(3(?е тигля, о уществляется штоком 6, <зое,(?ц;е(<??ь:. с крышкой ), 1> барона:cp . ! » (у к-...= .- с

cïcöHа.I&I?с я ГаЗОБьlя с1 (,<, а (i)c. 1?ен" ти ".и 27 посл, )pjj?3( .Итсп(н<:? 0 ц? з режеция насос ом 25, linc ?е !<роне.,ения

Изобретение относнтсе(к хи?(Нкотерми че ской 0<>р B() Отке fi<(тc>J (JIo В; част iocòH к устройствам,цля (ацес if! .::

МЕтаЛЛИЧЕСКЦХ ДЕ((« ?>У ) Ог-.(3? < C 1?С:<)f ."и: из жидкометаллических расц. Ннов HB

КОНСтРУКЦИО(цгыЕ M(=;аЛ>3Ь Ц C:?J<ВВЫ, МО>КРТ бЫТ?3 j

ЗЛЕКтРОЦЦОй. >?(Л?(?-(ЧЕСКОГ(<ЦР. М(щоЛЕ(.<О с те! и д?Зъ < -(x Отг) яслях ОО <((1 ) i o ХО.- Яйства.

Целью изобретения является рас(???.

;) p HH B т Р хн Ол О H че c KH; В О з мох?н 0 с т е и путем совмещения цро !pc(.< =1 jj() (т1)ОI(СТ(ЗОг вид c(30«> . HB 2»(. — Т» жс, «и <. с?3ерху на <3)(лг. 3 —;;оц:.Ти <-кц? Нл т<? !— ля, расположенного В и>гце-(стакане б аР Ока?(= г)<лl )icTP01(OT <3- .1 i! а <1>>?Г, Ус< PОЙ" ГВО HH?>K>rJ?ЯЦ)ли г<3:3» -33 ба?>Îj<.;- : ме?70 q (а (- иг с 5 — е аг?3е?за() ?ая еl ц(Ос < для раз? (е<3?е(лия,- асцлава.; (а <1)е? г. ьерхкий с акан ба?3окаме?>?, pаBзрез „, . ст?>ОЙОТHo содег)>кит r) Bpoj(B?(Bp "3< с прикрепленным к ее дни??.: cTBKBH0)i:, 1

2, помещенным 33 шахт-? BJtB;-(Tp0?Ip-г)л 3

В стакац 2 опУЩен (иг- .ць -f с ?(?7(г)? iKoH

5, к ко opOI", к?>ег!ится шток 6 . Вы(зодяГгг< И! Ся H а?г g .. Гу Ч(= 13 Е З В а К3 у?ц I< Е . у Г!ЛО t ? i Е ние 7, <) асг(оложецнг г в Гл:-хом то()1?е

ВРРХ(гЕГО: TаКана (> „К-, P ЯГ?Pi OC>3 ОЧ"-крыть(? то. - ЦОм (.<е<7хн(= -:<< I H б,)3)о. »" меры !:ñîc =нo (ли>?((ле гу «так .Иу 2. 1 ".р Окамер (3 <7орудо>3 Bt. -. .- 1, : <ле- .l1; ?<Ь1(о— зом 9, Е(лл о? плнатг):.>oм 1Г . (арой ц»; «;.. тОК 1 (? К?)ышкам1! ? 2 „с гыг(0130 че?ы? (Нк) " ком 13, ?<Р<3Дохгг)а??)(т гцьным I J(:.:ïBHî?.

1 «

Ге)змов: Одом тер 4(7I(Bp <3, "Око)зво;?а "и для -..Ва ки 16 и Освсг.;ени.:= 17. ?)(?р() л(3-меру о?(р-..ц((ает водяная рг<башка 18, з . цолнснн я з аОдно с устрОЙ ствОм 19

jJHpICVJIHI;HII и ОХ:fа3 (>з,е??Ия I B 3 0 В „ I! Bp!3— камера В Вакуумный шлюз ...;:;абжены маi!0M!P I р аMH ) (<Л 3 < 11И>кцт(г(H В Ерккий стаканы > и 8, цср ат:К и;- с крыь?Ка?л(, к(<1<1)уз

)?>(?:3;.)< Сред -,. 11али <ие с аканов 2 и 8 ц<) HB(ift lц г;доб ст<3 < 317 <)HPдения цодг0 т0

«- .<3 (,* .",х nò::ó"å;:.p а? (Нй В барс как ере 1 . г

12 г I! <-,j,ÿ. Я(нат<3р 1<9< крь<(: ка стыковоч?<(>ГГ>,)C,., ",,,,?РЕДС3(?>.-НИТ гЛЬНЫЙ КЛап(3е! 14 <)единЯ<отся . б Bj30KB?+Bp0?l 1

".;;-1: i<, . .Е,i f! .>BЗ?гЕ< "I - .:. . С 5"l?J(OT

1 ия?<н, . <1)?()?е? (?лот(?е i!jp нижнего ста", ца 2 >хлажцае ся водяной рубаш—

::;Й х< ., »Кру> аюг(е"- узел крепле ц(я г:,ед(гг;:. к днищу барокамеры, Уст,) oI?,; f- РО;;1а?б-,-,;PH<7 i?iib!! <????no numeric noise key 1025l>K(c Й (? Обоих торцов к<>ьш?к ами

29 . 3(:г rep,?0TH ?но средi:?Iei(Hûþ; межд. собой А-аццс(>ь(м?.- ра=>гама:.я? <1, j>

) гjpO Камер с 1 <) асцггГ ORCHB ..(,ост Ь 12 . 3 а Г< ОЛ Н Я Е Ма Я P B (Ц? г а13 0 М С ) (17 Е В а Т Е

<? ем

Б;c 1)ОЙ< г Ве п1>еду<с ло! рег. B Бозмож н сть наполнения тигля расплавом из резервуара, находящегося вн",= ба)>окав:.<е и, цо трубопроводу 34 с нагревате35 ((1е? г. 61 г цРОХОДЯЩе лУ скв<>зь.."г 7?Ij(y;:.Ppx.(p(-0 стакана с H(цсльз 7вае<и ?л,,>3Я о <нотки P ас г?33 IÂ а (1)ильTP а 36 >

i" O 1< )-..p,! T, (, <3;-„(! <) -.-, j! OJTO

-< 30 и с, -.-3:) )г) 0 < е" (чc-Ц ющи?(Об—.:: —; -.ом. ц-;((10 (О< ц; (3 цевмова <(<(у? ?Ио((си стегль)

)у ? OuHII?Bf=;< C).< воз. у3-B j =: BI

;)ц(р г !"ь.,Л ГСB 0? (до аТМО С<)>Ер((0 Го д а)ЗЛЕ

;<ив <,,) „, 1 .%<а), 3 ат ек) вг 3(рывают крыси«н ?2 и цри ЛOMo(.,и ..:.:..!i(BTOI(11 проВОДЯТ ЦОДГОтОГИтЕЛЬНЫЕ 0 <Еца<? Чи В

if()пОстБ барокамерг f s г<р(л =. o? j В Tè " .; е: 4 загружаг;. ;" садку„. г<.рмет зируе ГО 1(г)ышкой 5 и цг>г? цомг)?(Г<л ш-Ока 6

5 1г опускают в стакан 2, При необходимо" сти в барокамере выполняют сварочные работы с помощью токоввода 16, Рябочее место освещают, используя токоввод 7.

Материалы, используемые для нанесения покрытий, можно разделить по следующему принципу: материалы транспортного расплава и диффундирующие добавки, являющиеся элементами диффузионного слоя, образующегося на по— верхности изделия в процессе нанесения покрытия. К первым относятся легкоплавкие металлы Са, Na, Li, РЬ, Bi и др, Эти металлы или их смесь в расплавленном состоянии служат растворителем добавок и способствуют их диффузии из расплава к поверхности изделия, погруженного в расплав, Материалы второй группы — диффундирующие добавки — формируют покрытие н в зависимости от свойств последнего бывают самыми разнообразными. Это тугоплавкие Cr, V tto M и др, коррозионно-стойкие Т1, Cr, Ni и др.; износостойкие Si, В, нитридо-карбидообразующие Ti, Сг; улучшаюцие элект" рические свойства Cu, Ag, Au; декоративные Ая, Аи, Гt; используемые для медицинских целей In, Pd и т,д.

Обрабатываемые изделия и наносимый материал (порошки никеля, алюминия) помещают в шлюз 9 (фиг, 5),и внешний люк закрывают крьнпкой 29.

При помощи пневмовакуумной системы и контроля по манометрам 20 и 21 барокамеру 1 и шлюз 9 очицают от воздуха и заполняют инертным газом (аргоном) до атмосферного давления

0,1 ИПа. Затем вскрывают крьппки 12 и при помощи перчаток 11 вручную открывают крьппку 30 внутреннего люка шлюза и переносят обрабатываемые изделия с наносимыми материалами в полость барокамеры, При помоци штока 6 вручную тигель 4 извлекают из стакана 2 и устанавливают на днице барокамеры. Обрабатываемое. иэделие н наносимые материалы загружают в тигель.

Включают нагрев плавильного резервуара, находящегося вне камеры (не показан), и доводят в нем температуру до плавления материала. Расплавленный материал по трубопроводу 34 (фиг. 6) через фильтр 36 заливают в тигель 4, после чего последний закрывают крышкой 5 (фиг, 3). Затем при помощи штока 6 тигель вручную опуска606!5

1О

55 ют в стакан 2 и герметизируют. После выполнения подготовительных раб; т с. верстия с перчатками закрывают крышками 12, включают водоохлаждающую систему и нагрев электропечи 3. Контроль температуры процес а осуществляют с помоцью термопары !5, По оконча; нии процесса нанесения покрытия тигель с садкой охлаждают до температуры 1,3 Т„„ расплава и извлек".þò из стакана 2 при помощи штока 6. После разгрузки тигля 4 его заполняют оче . редной садкой, вновь погружают ь стакан 2 и осуцествляют следующий цикл диффузионного насыщения, Полученные после первого цикла изделия переносят в смежное (состыкованное с предложенным) устройство через стыковочный люк 13 (фиг. 2), где их очищают и подвергают нормялизунядему отжигу.

Для повышения чистоты наносимых покрытий используемые материаль1 могуг подвергаться плавлению в нагреваемой емкости 32, расположенной в барокамере 1, При этом материалы ванны вручную загружаются в емкость 32 и разогреваются до температуры плавления при помоци нагревателя 33. Загрязне- < ния в виде шлака и окисной пленки всплывают на поверхность расплава.

Щеткой вручную загрязнения удаляются с поверхности и утилизируются, Зеркало расплава является показателем чи тоты материалов ванны и атмосферы в объеме барокамеры. Чистый p,я"сп;.ав переливают в ампулу (фиг. 3) 1нгля

Готовые иэделия после зяверш нпя д..зфузионного процесса нз тигля извлекают также вручную и вручную же освобождают ампулу от использованного расплава.

После завершения процесса диффузионного насыцения электропечь 3 выключают н, когда тигель 4 остынет до температуры 1,3 Т„ расплава, выполняют разгрузочные операции в обратном порядке.

Устройство позволяет получать широкий круг покрытий толциной 3

100 мкм. K ним относятся твердорастворные покрытия: драгметаллы Pt, Pd, Rt, используемые кяк декаративнь|е или антикоррозионные, эксплуатируемые во влажной окислнтельной среде, кяк повьыаюцие контактную электропроводность; металлы Cr, Ti, Al, Ni для придания жаропрочных свойств изделиям металлы В, Ti, повьппающие износо1569615 стойкость, а также сложные пскрыти образованные интерметаллическими сое1 динениями Pd, In, Я, А1,, повышают жаропрочность обрабатываемых иэделий в агрессивных средах.

Устройство позволяет соьмещать процессы нанесения покрытий с отжиспециальной средне, при новной объем барокамеры может освобождаться от технологической оснастки (размещаемой в стаканах)„, что облегчает проведение подготовительных работ в барокамере. 11люэование материалов повышает производительность устройства, Ф g р у л а и о б р е т е н и я

1. Устройство для нанесения ди<Ъфузионных покрытий, содержащее барокамеру с герметичными перчатками и токовводами, пневмовакуумну0 систему и расположенный в барокамере тигель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических воэможно стей путем совмещения —;;,.::зце ссов нанесения покрытий и отжига изделий в специальной среде„ повышения производительности и удобства эксплуатации, оно снабжено стаканами, соосно закрепленными на барокамере снизу и сверху, и герметичной крышкой со штоком, установленной на тигле, при этом тигель расположен концентрично в нижнем стакане, а в днище верхнего стакана выполнено отверстие с уплотнением, в котором размещен шток крышки тигля. r 2, УстрЬйство по п, 1, о т л и и ю щ е е с я тем, что оно снабжено вакуумным шлюзом. дополнительным люком и устройством охлаждения и цир" куляции газов в барокамере.

3, Устроиство по и, 1, о т л и ч ающ е е ся тем, что., с целью повышения безогасности обслуживания, оно снабжено установленным на барокамере сбросным клапаном и водоохлаж25 даемой рубашкой.

ЯЯ Д

4а

3Р

Риг. 5

Составитель 11,0нуприенко

Редактор Т,Лазоренко Техред И;яндык 1(орректор О, 1(равцова

Заказ 955

Тираж 812

Подписное

ВНИИПИ Гос.ударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101