Состав для нанесения карбидных покрытий

Состав для нанесения карбидных покрытий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

I

1

Ф I l-i 3 в с

Союз Советских

Социалистимесйих

Республик

О П И C А Н и Ж--

ИЗОБРЕТЕН Ия (») 603699 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 05.04.76 (21) 23482 14/22-02 с при.оединеиием заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано25.04.78Бюллетень № 15 (45) Дата опубликования описания 03.04-.78 (5!) и. к.."

С 23 С 9/06

1осударстаенный «оиитет

Совета Министров СССР оо делам нзооретений н ат«ра1тий (53) УДК 621.785. .067. 5 (088.8) (72) Авторы изобретения

B. Ф. Лоскутов, A. B. Бякова и В. Г. Пермяков

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) СОСТАВ Ш1Я НАНЕСЕНИЯ КАРБИДНЫХ ПОКРЫТИЙ

Изобретение относится к области химикотермической обработки материалов, широко применяемой во многих отраслях промышленности.

Известен состав для нанесения карбидных покрытий при пониженном давлении, состоящий из углеродсодержашего порошка и карбидообразуюшего металла 1. 1 1

Недостатком такого состава является припекание его к поверхности насыщаемых изто .с делий при температурах выше 1000 С.

Известен состав для нанесения карбидных покрытий на поверхность металлов и сплавов, который содержит следующие компоненты, вес.,;: !5

Четыреххлористый углерод 8-9,0

Полиэтилен 8-1 1,0

Карбидообразующие элементы Остальное (2Л

Этот состав не припекается к поверх- gp ности изделий в интервале температур 202000 С.

Его недостатком является то, что карбидные покрытия, попу-пенные при его применении,обладают повыц;енной хрупкостью и склон-2о постыл к скалыванию. Это вызвано тем, что в состав реакционной среды входит вещество (полиэтилен), содержашее водород, который диффундирует при высоких температурах в матрицу насыщаемого материала и растворяется в переходной зоне. Кроме этого, скоп"I. ление большого количества водорода в реакционном пространстве может привести к взрыву (в случае пригорания реакционной камеры и попадания в нее кислорода воздуха).

Бель изобретения — снижение .хрупкости и склонности к скалыванию диффузионных слоев.

Это достигается тем, что в состав реакционной смеси, состоящей из порошка карбидообразующего элемента и четыреххлористого углерода, введен фторопласт (С -С ), или (СГо.— С1тСР )„ткоторый может быть использован в виде отходов при следуюшем соотношении компонентов, вес.%:

Карбидообразуюший элемент 90-92

Четыре ххлористый углерод 3-4

Фторопласт 4-7.

603699

Микротвердость диффузионных слоев кгс/мм

Фазовый

Толшина диффузионного слоя, мкм

Состав реакционной среды икрохрупкость

Ф покрытия, ба состав диффузионных

Ст. У8 Сплав

ВКБ

Армкожелезо слоев

Порошок титана, фторопласт, четыреххлористый углерод

9 3

2600 3500 8,5 ) j с

15

Порошок ниобия, фторопласт, четыреххлористый углерод

6,8

Я ЬС 2000-2400

Порошок хрома, фторопласт, четыреххлористый углерод

cv c

Cp C 1600-2000

8,0

6,7

Ф

В числителе — покрытие, в состав которого входит полиэтилен, в знаменателе-покрытие с содержанием фторопласта.

Изделия, порошки карбидообразуюших элементов и фторопласт загружают в контейнер послойно при отсутствии непосредственно КоН такта. В контейнере создают вакуум

-2 -x

10 - 10 мм рт.ст., после чего отключают форвакуумный насос и осуществляют о нагрев до 950-2000 С. В процессе нагрева и последуюшей изотермической выдержки в течение О, 5-2 час происходит насыщение поверхности изделия углеродом за счет продук-l0 тов диссоциации фторопласта.

Далее в контейнере вновь создают вакуум

-2

10 -5 10 мм рт.ст., после чего вводят четыреххлористый углерод и осушествляют выдержку в течение 2-4 час при насыщаемой температуре. После окончания процесса карби,дизации изделия вместе с контейнером охлаждают и подвергают дальнейшей термической и механической обработке.

Разработанный состав позволяет наносить 20 карбидные покрытия на поверхность металлов или сплавов независимо от содержания углерода в них. Припекание состава к насышаемой поверхности практически исключено, поскольку при нанесении карбидных покрытий 2 реакционный состав находится во взвешенном состоянии (в виде фторидов, хлоридов металла и атомарного углерода).

Исследования проводят на образцах размером 15 10 ° 5 мм, изготовленных из З0 армко-железа, стали У8 и сплава ВК6. Процесс карбидизации осушествляют одновременно в трех, изолированных один от другого контейнерах. В каждый из контейнеров загру35 жают послойно, при отсутствии непосредственного контакта, по 8 образцов (по 3 об- . разца каждого исследованного материала), отходы фторопласта в количестве 5,0 вес.% и один из порошков карбидообразующих элементов (титан, ниобий, хром) в количестве

92,0 вес.%. Зернистость порошков карбидообразуюши х элементов составляет 2 О О250 мкм, После загрузки контейнеры тщательно герметизируют и одновременно загружают в печь. В каждом из контейнеров создают фор:-х вакуумным насосом вакуум до 5 10 мм рт.ст, По достижении вакуума насос отключают и производят нагрев печи с контейнерами до

1025оС. При этой температуре проводят изотермическую выдержку в те ение 1,0 час, по истечении которой в контейнерах вновь

-3 создают вакуум 5 10 мм рт.ст. Затем насос отключают и в контейнеры вводят четыреххлористый углерод в количестве 3,0 весЛ.

Окончательное давление в контейнерах после ввода четыреххлористого углерода составляет 20-30 мм рт.ст. После установиво шегося давления при 1025 С осуществляют выдержку контейнеров в течение 2 час.

После окончания процесса образцы охлаждают до комнатной температуры и подвергают исследованиям по стандартным методикам (определяют толшину карбидного слоя, его микротвердость, фазовый состав и микрохрупкость).

B таблице приведены характеристики полученных диффузионных покрытий.

603699

5 !

Приведенные в таблице данные показывавают, что карбидные покрытия имеют микротвердость, близкую к литературным данным для соответствуюших соединений. Микрохрупкость полученных покрытий на 0,8-1,3 балла 5 ниже микрохрупкости соответствуюших карбидных фаз, полученных при использовании в реакционном пространстве полиэтилена. Скалывания карбидных покрытий практически не наблюдае

lO

Отсутствие водорода в реакционном пространстве при использовании предлагаемого состава полностью исключает возможно:ть возникновения взрыва в период ведения процесса. l5

Опытным путем было установлено, что изъятие из реакционной среды фторопласта сопровождается изменением фазового состава диффузионного слоя. При этом карбиды на поверхности образцов армко-железа и сплава ВК практически не образуются.

Стальные изделия, на поверхность которых были нанесены карбидные покрытия в составе, предложенном авторами, были испытаны в производственных условиях на пред-д5 приятии "Армэлектромаш". Анализ производственных испытаний показал, что в резуль6 тате нанесения карбидных покрытий срок службы изделий повышается в 3-5 раза по сравнению с серийными (без покрытия) и

1,4-1,8 раза по сравнению с изделиями, на поверхность которых нанесены уже известные карбидные покрытия. е

Формула изобретения

Состав для нанесения карбидных покрытий, содержаший карбидообразуюшие элементы в виде порошка и четыреххлористый углерод, отличаюшийся тем,что,сцелью снижения хрупкости и склонности к скалыванию диффузионных слоев, в него-введен фторопласт при следуюшем соотношении компонентов, вес.".:

Карбидообразуюшие элементы 90-92

Четыреххлористый углерод 3-4

Фторопласт 4-7, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Акцептованная заявка Великобритании

1.!о 1313862, С 7 Р, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

К . 513114, С 23 С 9106, 1976.

Составитель P. Клыкова !

Редактор Н. Разумова Техред Н, Андрейчук Корректор Л. Небола

Заказ 20 1 2/2 5 Тираж 1177 Подписное

UHHHfIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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