Способ получения титановых покрытий на изделиях из углеродистых сталей и чугунов

Способ получения титановых покрытий на изделиях из углеродистых сталей и чугунов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18. 03. 80 (21) <2894862>

Р1)М К з

С 23 С 9/02 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 301082. Бюллетень № 40 153) УДК 621.793. .6(088.8) Дата опубликования описания 30. 10.82

1

В.Н. Михайлин, Г.Г. Коссый и Л.В. Швайкс/ t с

4 т г

Центральный научно-исследовательский и пттоектно«-., технологический институт механизации и эМектрцфикации - . .": .." животноводства Южной зоны СССР

i (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ IHTAHOBblX llOKPHTHA

HA ИЗДЕЛИЯХ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

И ЧУГУНОВ

Изобретение относится к технике получения покрытий, широко применяемых во многих. отраслях промышленности, в частности в химической, цветной и черной металлургии, сельхозмашиностроении и др.

Известен способ получения титановых покрытий на иэделиях из сплавов на основе железа, никеля или кобальта, 1р например, из жарочных сплавов, при котором диффузионное насыщение осуществляют в герметичном реакторе иэ паровой фазы, полученной при испарении двойного сплава титана и алюминия, содержащего 15-50% алюминия, в присутствии активатора (фторид натрия, хлорид аммония или фторид калия) . Изделие, на которое наносится покрытие, помещается в порошкообразную смесь, содержащую 50-60% окиси алюминия, 38-403 сплава и 0,2-10% активатора.

Смесь продувается аргоном и нагревается в течение 1-4ч. Размер частиц смеси 60-200 мкм (1).

Недостатком способа является невозможность получения равномерного по толщине слоя с высокой койцентрацией титана, так как титан, являясь термодинамически более активным, чем алюминий, при совместном насыщении с зим образует поверхностный слой карбида титана, затрудняющего диффузию титана вглубь подложки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ получения титановых покрытий, позволяющий получать плотное диффузионное покрытие значительной толщины. Суть способа заключается в том, что на обрабатываемое изделтте наносится слой алюминия, например, злектрометаллизатором, затем в отвакуумированном реакторе в течение 3-4 ч проводится диффузионный отжиг при 950 о С до получения в поверхностном слое концентрации алюминия,2 5-4% (это стабилизирует углерод и ферритную зону), после чего изделие, охлаждается, пересыпается губчатым титаном фракции 6-12 мм с добавкой активатора, повторно нагревается до 950 о С в отвакуумированной реторте и выдерживается 4 ч (2).

Недостатком способа является многооперационность и трудоемкость, связанная с нанесением алюминия, перегрузкой иэделий, засыпкой смесью губчатого титана и активатора и последующим извлечением изделий из

969781

Формула изобретения

СоставителЬ И. Никишкина

Техред Ж.Кастелевич .Корректор H. Ватрушкина

Редактор В. Петраш

Заказ 8320/30

Тираж 1053 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 смеси. Велики энергозатраты на проведение операций наиесения алюминия и двукратного нагрева изделия.

Цель изобретения — интенсификация процесса нанесения титановых покрытий. 5

Поставленная цель достигается тем, что нагрев под титанирование совме" щают с нанесением алюминия, алюминий наносят из элементоорганических соединений алкильного типа, а титаниро- !О вание осуществляют при 950-1100 С в среде тетрахло1 ида титана и водорода в присутствии губчатого титана..

Способ осуществляется следующим образом. 15

Иэделие из высокоуглеродистой стали или чугуна помещают в реакционную часть реторты, а в. верхней части реторты располагают кассету с титано- о вой губкой. Реторту вакуумируют До. давления 110 — 110 мм рт.ст. и нагревают изделия до 230-270 С„ При этой температуре в реторту попадают пары элементоорганического соединения

"5 алкильного типа, например триизобутилалюминия, и в течение 10-15 мин осаждают на изделие слой алюминия 30-50 мкм. При этом температура титановой губки на 100-150ОС ниже и алюминий на нее не осаждается, затем прекращают подачу триизобутилалюминия, повышают температуру до 1000-1100 C и подают в реторту пары тетрахлорида титана и водород в соотношении 1: 50-1 60., Выдержка изделий в данных усЛовиях З5 в течение !3-4 ч позволяет получить на их поверхности титановое покрытие толщиной до 500 мкм.

Инте нсификация процесса обусловлейа 40 тем,что процесс алитироваМия из предварительно осажденного слоя алюминия ведется i3rIapora3ohofiсреде,состоящей из тетрахлорида титана и водорода, в присутствии губчатого титана.

При температуре 950-1100ОС титан осаждается на жидкую фазу алюминия и диффузионное насыщение титаном происходит через жидкую фазу, что значительно ускоряет процесс легирования титаном. В связи с тем, что в жидкой фазе в начальной стадии процесса преобладает алюминий, происходит преимущественное алитирование .поверхности, которое стабилизирует углерод

I в поверхностном слое на глубине до

100-150 мкм. При этом улучшается качество покрытия из-за отсутствия обезуглероженного подслоя. В последующей стадии процесса титан осаждается на уже алитированную поверхность и может диффундиррвать на значительно большую глубину. Совместное насыщение алюминием и титаном значительно интенсифицирует процесс.

Покрытия, полученные по предлагаемому способу, плотные и равномерные в том числе и на иэделиях сложной конфигурации.

Анализ же покрытий, полученных по известному способу показывает, что они исключительно неравномерны по толщине, которая колеблется от 10 до

500 мкм, что объясняется сложностью или даже невозможностью нанесения равномерного слоя алюминия на поверхность сложной конфигурации при применении для этих целей электродуговых или газопламенных металлизаторов °

Таким образом, проведение процесса титанирования в течение однократного нагрева изделия без ручного труда, на одном оборудовании с возможностью автоматизации и формализации процесса позволит повысить технологичность процесса и снизить энергозатраты примерно на 25-30%.

Способ получения титановых покрытий на изделиях из углеродистых сталей и чугунов, включающий нанесение на поверхность изделия алюминия, нагрев под титанирование и титанирование в герметичном контейнере, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсификации процесса, нагрев под титанирование совмещают с нанесением аЛюминия, из элементоорганических соединений алкильного типа, а титанирование осуществляют при 950-1100

С в среде тетрахлорида титана и водорода в присутствии губчатого титана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Англии М 1100176, кл. С 23 С 9/00, опублик. 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 668913, кл. С 23 С 9/02, 1979,