Способ нанесения диффузионных покрытий

Способ нанесения диффузионных покрытий

Реферат

Область техники

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

Уровень техники

Известен способ [1] и расплав [2] для нанесения диффузионных покрытий на поверхность металлических изделий. Способ заключался в том, что покрытие наносилось на поверхность металлических изделий путем их выдержки при заданной температуре в транспортном расплаве, содержащем предварительно введенный насыщающий компонент. В качестве транспортного расплава использовались легкоплавкие металлы Li, Na, К, Pb, Bi, содержащие 5 мас.% насыщающего компонента (Be, В, Al, Si, V, Nb, Ni, Mo, W, Pt).

Недостатком данного способа и расплава является невозможность нанесения покрытия, основой которого является металлический компонент, растворимость которого в транспортном расплаве не превышает 0,05 мас.% при температуре выдержки, а также невозможность использовать изделия, на которые наносятся покрытия, в состав которых входят компоненты, растворимость которых в транспортном расплаве превышает растворимость насыщающего компонента.

Технический результат

Целью данного способа нанесения металлических покрытий на поверхность металлических изделий является придание поверхностным слоям этих изделий особых физико-химических свойств.

Технический результат, на который направлено данное изобретение, заключается в расширении номенклатуры наносимых покрытий.

Для достижения данного технического результата разработан способ нанесения диффузионного покрытия в результате технологического процесса, в котором предусмотрен этап предварительного введения примеси кислорода в виде пероксида натрия Nа₂О₂ марки Ч в транспортный расплав, а также исключен этап предварительного введения насыщающего компонента в его состав.

Раскрытие изобретения

Металлические изделия погружают в металлический контейнер с транспортным расплавом, представляющим собой натрий марки ЧДА (химический состав представлен в таблице), в который с целью ускорения диффузионного насыщения дополнительно вводилась примесь кислорода в виде пероксида натрия Nа₂O₂ марки Ч. Контейнер изготавливается из материала, компоненты которого являются основой наносимого диффузионного покрытия. В данном процессе не предусматривается предварительное введение насыщающего компонента в транспортный расплав.

После заполнения контейнера транспортным расплавом и погружения металлических изделий он герметизируется аргонно-дуговой сваркой. В связи с высокой температурой проведения процесса для надежной изоляции от атмосферы, металлический контейнер помещается в герметичный чехол из стали 12Х18Н10Т. Подготовленная таким образом конструкция выдерживается в печи при температуре 800°С в течение периода времени длительностью от 5 до 20 часов в зависимости от того, какой компонент наносится. После вскрытия контейнера металлические изделия с нанесенным покрытием извлекаются из контейнера. Для удаления остатков транспортного расплава с их поверхности используется этанол.

Данный технический результат обеспечивает возможность использования в качестве насыщающего компонента металлов с низкой растворимостью в транспортном расплаве, а также предусматривает нанесение покрытий на изделия, в состав которых входят компоненты, растворимость которых в транспортном расплаве превышает растворимость насыщающего компонента.

Примеры выполнения

Пример 1. В металлическом контейнере из материала сталь 10 наплавили расплав, представляющий собой металлический натрий марки ЧДА 95,25 мас.% и Na₂O₂ марки Ч 4,75 мас.%. При температуре 800°С в расплав был опущен образец из никеля марки H1. За 10 часов получено железное покрытие на никеле толщиной 16 мкм и концентрацией железа на поверхности 96,5 мас.%.

Пример 2. В металлическом контейнере из ниобия марки НБ-1 наплавили расплав, представляющий собой металлический натрий марки ЧДА 95,25 мас.% и Na₂O₂ марки Ч 4,75 мас.%. При температуре 800°С в расплав был опущен образец из никеля марки H1. За 10 часов получено ниобиевое покрытие толщиной 21 мкм и концентрацией ниобия на поверхности 86,5 мас.%.

Таблица
Показатели качества по ТУ, %
Основного вещества, не менее	99,9
Хлориды, не более	0,003
Сульфаты, не более	0,04
Железо, не более	0,001
Тяжелые металлы, не более	0,001
Кальций, не более	0,02
Кремнекислоты, не более	0,015
Калий, не более	0,02

Источники информации

[1] Патент SU 863710.

[2] Шатинский В.Ф., Збожная О.М., Максимович Г.Г. Получение диффузионных покрытий в среде легкоплавких металлов. - Киев: Наукова думка, 1976. - 282 с. C. 119.

Способ диффузионного насыщения поверхности металлических изделий, включающий выдержку при заданной температуре в металлическом контейнере с транспортным расплавом, отличающийся тем, что металлические изделия погружают в металлический контейнер, выполненный из материала, компоненты которого являются основой наносимого диффузионного покрытия, заполненный транспортным расплавом, представляющим собой натрий марки ЧДА, в который вводят примесь кислорода в виде пероксида натрия Na₂O₂ марки Ч, затем погружают в него металлические изделия и герметизируют аргонно-дуговой сваркой, после чего металлический контейнер помещают в герметичный чехол из стали 12Х18Н10Т и выдерживают в печи при температуре 800°С в течение периода времени длительностью от 5 до 20 часов в зависимости от компонентов наносимого покрытия, затем вскрывают контейнер, извлекают металлические изделия с нанесенным покрытием и удаляют остатки транспортного расплава с их поверхности с использованием этанола.