Способ получения силицидных покрытий на молибдене и его сплавах

Способ получения силицидных покрытий на молибдене и его сплавах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соватскнх

Социалистических

Рвспублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1

% (22) Заявлено 0120.79 (21) 2836483/22-02 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)м. Кл 3 с присоединением заявки Йо— (23} Приоритет

С 23 С 9/04

Государственный комитет

СССР но девам изобретений.и открытий

Опубликовано 150Ц81, Бюллетень N9 3î

Дата опубликования описания 15,0881 (53) УДКб 2 (088. 8) Е. П .Нечипоренко, Е. Н . Кон ьшин, В.И. Ше ремег, А; Н. Натри чен ко и A . A. Авил ов

1 .й

Харьковский государственный ордена Труд вого Красного

Знамени. университет им. A.Ì Исццдщго (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИЦИДНЫХ ПОКРЫТИЙ

HA МОЛИБДЕНЕ И ЕГО СПЛАВАХ

Изобретение относится к диффузионным способам обработки поверхности металлических изделий, в частности к способам снлицирования тугоплавких материалов, и может использоваться в атомной энергетике, ракетострое". нии, машиностроении. и других областях современной техники, где требуется защита конструкционных материалов от вредного воздействия окислительных сред.

Большинство способов получения защитных силицидных покрытий сводится к получению покрытий, состоящих в основном из высших силицидов, которые 15 обладают повышенной жаростойкостью в ок слительных средах в широком интервале температур, Покрытия из низших филицидных фаз позволяют защищать туго*лавкие материалы при более высо- 2О ких температурах, однако они применяются довольно редко из-за того, что получение их представляет собой весьма длительный процесс.

Известен способ получения защитных силицидных покрытий на нагревателях на основе молибдена, согласно которому сначала на молибдене формируют покрытие из МоЯ12 одним из обычных диффузионных методов, например наг- 3О реватели помещают в контейнер с порошком кремния и отжигают в вакууме

10 -10 5 мм рт. ст. при 1250оС в течение 24-30 ч. При этом получают покрытие толщиной 80 мкм. Затем нагреватели эксплуатируют при температуре, не превышающей температуру плавления покрытия в течение времени, Нео6ходимого для полного превращения фазы

MoSig. в фазу No5Si . Например, при

1700оC покрытие из дисилицида молибдена с исходной толщиной 80 мкм лереходит в Мо581 за 3 ч. После этого температуру эксплуатации нагревателей можно повысить, так как покрытие, состоящее из низшей фазы Мо8Si> является более тугоплавким p) .

Известен также способ получения защитных силицидных покрытий на молибденовом сплаве ЦМб, по которому вначале на образцах сплава формиру" ют дисилицидный слой толщиной 60-70 мкм путем насыщения поверхности образцов кремния в атмосфере аргона в присутствии активатора NaHF при

1240+10оС в течение 8-10,ч. Затем образцы подвергают отжигу при 1750 С в засыпке порошка дисилицида молибдена в среде аргона 3 ч. В процессВ oTKHI à дисилицидный слой полностью

85506 8 превращается в силицид состава

Mop SIg (2) .

Недост ат ками описанных способов являются большая длительность процес са и необходимость проведения его в два этапа.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения защитных силицидных покрытий на молибдене и его сплавах. Согласно которому образцы молибдена или его сплавов подвергают диффузионному отжигу в порошке дисилицида молибдена в вакууме 10 4 -10 мм.рт. ст. при 1600оС в течение 150 ч. При этом на образцах получают покрытие иэ низшего силицида Мо5SQ толщиной 300 мкм 53) .

Недостатком этого способа янляется большая длительность процесса

Ускорить процесс силицирования путем увеличения температуры отжига невозможно из-за спекания порошка.

Пель изобретения — интенсификация процесса получения покрытий, Эта цель достигается тем, что согласно способу получения защитных силицидйых покрытий на молибдене и его сплавах, состоящему в диффузионном отжиге в вакууме в среде дисилицида молибдена, дисилицид молибдена используют в виде гранул диаметром 2-4 мм, а отжиг ведут при 17801880ОС, что позволяет значительно интенсифицировать процесс получения покрытий. Это объясняется тем, что дисилицид молибдена н виде гранул диаметрам 2-4 мм практически не спекается при ис ользуеьь х температурах отжига, так как при этом значительно уменьшается суммарная площадь контактов между частицами засыпки.

Использование гранул большего диаметра нежелательно, ибо н этом случае велик путь диффузии атомов кремния из центральной части гранул к поверхности, вследствие чего не используетс я значительная часть Мо81 находящаяся в центральной части гранул.

Выбор температурного интервала отжига обеспечивает получение покрытий из низших силицидных фаз оптимальной толщины.

Технология способа состоит в следующем.

Образцы молибдена или его сплавов загружаются н контейнер, например, из Ь6 0 и засыпают гранулами диаметром 2-4 мм дисилици а молибдена, Контейнер помещают в вакуумную камеру и в зависимости от необходимой толщины покрытия (оптимальная толщина покрытия 100-300 мкм) нагревают с по-, мощью печи сопротивления до нужной температуры (1780-1880оC) н вакууме .10 4 -10 5 мм рт.ст. определенное время (4-0, 5 ч) .

Пример 1. Нагрен атель из М„ подвергают диффузионному отжигу в засыпке из гранул дисилицида молибдена диаметром 2-4 мм н вакууме 10

10 t -10 мм рт. с. при 1780оС в течение 4 ч.

Средняя толщина полученного сили.цидного покрытия составляет 300 мкм. При этом покрытие характеризуется отсутствием трещин на выпуклых местах изделия вплоть до радиуса кривизны 0,1 мм.

Нагреватель с полученным таким образом покрытием из Mo S13 работает

40 ч на воздухе при 1950-1970oC( что свидетельствует о высоких защитных свойствах покрытия.

Пример 2. Термопару из

Маада МоМ4„диаметром 1,5-2 мм отжигают н засыпке из гранул дисилицида молибдена диаметром 2-4 мм в ва20 кууме 10 -10 5 мм рт.ст. 25-35 мии при 1850 С. Толщина полученного силицидного покрытия составляет 100 †1

150 мкм.

Термопара диаметром 1,5 мм с на2 несенным покрытием толщинои 120 мкм помещается в печь, в которой поддерживается температура 1900 — 1940 С, и дает устойчивые показания в течение

14 ч.

Использование предлагаемого способа получения защитных силицидных покрытий на тугоплавких материалах имеет существенные преимущества по сравнению с известным, так как он позволяет значительно интенсифицировать процесс.

Так, если известный способ позволяет получать защитные покрытия толщиной 300 мкм за 150 ч, то по предлагаемому — покрытие толщиной

40 300 мкм можно получить за 2-4 ч (в зависимости от температуры отжига), т. е. в 37,5-75 раэ быстрее. Это позволяет значительно снизить трудозатраты и энергетические затраты.

Кроме того, предлагаеыай способ снижает расход используемой засыпки из дисилицида Мр, так как позволяет использовать ее из дисилицида молибдена неоднократно. Например, общ щее время использования засыпки из гранул MoSi< диаметром 2-4 мм при температуре отжига 18500С составляет 13-15 ч, т. е. одну и ту же засыпку можно использовать от 5 до 20

20 раз. Также можно получать защитные силицидные покрытия практически на любом тугоплавком материале, например на N Та, Nb Re и др, подобран температуру отжига таким образом, чтобы она была ниже температуры

Щ эвтектики между высшим силицидом (обычно .NeSigt и следующим за ним низшим.

Формул а из обре тени я

Способ получения силицидных покрытий на молибдене и его сплавах путем

85506 8

Составитель Р.Клыкова

Редактор М.Петрова Техред A. Савка Корректор Ю. Макаренко 4а- . ъ а

Заказ 6842/39 Тираж 1048 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 диффузионного отжига в вакууме взасыпке дисилицяда молибдена, о т личающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, отжиг производят при 1780-1880оС, а засып,ку используют в виде гранул диаметром 2-4 мм.

Источники информации, принятие во внимание при экспертизе

1, Жаростойкие покрытия. Сборник

Л., Наука, 1965. с. 92-99.

2. Известия AH СССР Металлы, 1979, 9 2, с. 193-197, 3. Защитные высокотемпературные покрытия. Сборник, Л., Наука, 1972, с ° 67-74.