CS199185B1 - Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles - Google Patents

Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles Download PDF

Info

Publication number
CS199185B1
CS199185B1 CS655178A CS655178A CS199185B1 CS 199185 B1 CS199185 B1 CS 199185B1 CS 655178 A CS655178 A CS 655178A CS 655178 A CS655178 A CS 655178A CS 199185 B1 CS199185 B1 CS 199185B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
carbonitriding
layer
carbides
weight
nitrides
Prior art date
Application number
CS655178A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Jiri Bures
Jan Tomka
Jaroslav Prochazka
Original Assignee
Jiri Bures
Jan Tomka
Jaroslav Prochazka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiri Bures, Jan Tomka, Jaroslav Prochazka filed Critical Jiri Bures
Priority to CS655178A priority Critical patent/CS199185B1/en
Publication of CS199185B1 publication Critical patent/CS199185B1/en

Links

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

Vynález se týká způsobu vytváření hladkých povlaků z karbidů a nitridů kovů, ^ejména Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Si, popřípadě Cr, Mo, W, určeného k vytváření vodicích ploch pro vedení v nich uložených pohybujících s.e součástí.The invention relates to a process for forming smooth coatings of metal carbides and nitrides, in particular Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Si and Cr, Mo, W, respectively, intended to form guide surfaces for guiding moving parts therein.

Λ ·Λ ·

Styčné třecí a vodicí plochy součástí mají mít povrch vytvořen tak, aby v co nejmenší míře docházelo k jejich opotřebování otěrem. V'nemalé míře se také často požaduje, aby' i protisoučást nebyla opotřebovávána otěrem. V technické praxi se tyto požadavky běžně řeší vhodnou volbou třecích dvojic z nestejných materiálů. Ve složitějších případech tyto způsoby nepostačují a řešení se hledá v použití měkkých výstelek vyplněných tvrdšími částicemi nebo v použití tvrdých povlaků s nízkou drsností povrchu, popřípadě s amorfní strukturou. K těmto účelům se tvrdé povrchové vrstvy poměrně pracně upravují. U tenkých povrchctvých vrstev není mechanická úprava prakticky proveditelná, neboí dochází k poškození souvislosti takové vrstvy a tím se její odolnost proti opotřebení značně snižuje. V technické praxi se však vyskytuje rovněž potřeba řešení pro vysoké měrné zatíženi troucítx se ploch, tedy pro případy, kdy oba použité materiály mají vysokou tvrdost a z rozměrových důvodů není možné styčné plochy zvětšit nebo konstrukčně jinak upravit.The frictional and guiding surfaces of the components should have a surface designed to minimize abrasion. To a small extent, it is also often desired that the counterpart is not worn by abrasion. In technical practice, these requirements are routinely solved by appropriate selection of friction pairs of unequal materials. In more complex cases, these methods are not sufficient and the solution is sought in the use of soft liners filled with harder particles or in the use of hard coatings with low surface roughness or with an amorphous structure. For this purpose, hard surface layers are relatively laboriously treated. In the case of thin surface layers, mechanical treatment is practically not feasible, since the continuity of such a layer is damaged and its wear resistance is greatly reduced. However, there is also a need in the technical practice for a high specific load on traction surfaces, that is to say where both materials have a high hardness and because of dimensional dimensions, it is not possible to increase or otherwise modify the contact surfaces.

Povlaky z nitridů anebo karbidů Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Si, popřípadě Cr., Mo, W, používané ke zhotovení vodicích ploch, se doposud vytváří na ocelích.a litinách z halogenidů těchto kovů ve vodíkové, popřípadě inertní atmosféře s příměsí reakce schopné složky, jakoThe nitride and / or carbide coatings of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Si, or Cr, Mo, W used to form the guide surfaces have so far been formed on steels and iron castings of these metal halides in hydrogen or inert atmosphere with an admixture capable of reacting, such as

199 185 \ . .-- r ř; ú'ť 2 dusíku, metanu, při zvýšené teplotě. Přitom dochází k difúzi kovu a reakce schopných složek do oceli a ke vzniku reakčního produktů, to je nitridů, popřípadě karbidů. Reakční produkt se vylučuje za běžně* známých technologických podmínek, jako stejnorodá legující vrstva, poměrně rovnoměrně pokrývající zpracovaný povrch ocelových nebo litinových součástí, prsnost povrchu této krycí vrstvy závisí jednak na výchozí drsnosti ocelového nebo litinového povrchu, jedhak na tloušťce vytvářené krycí vrstvy. Se zvětšující se tloušťkou vytvářené krycí vrstvy roste ,vždy i dsnost povrchu této krycí vrstvy. Vzrůst denosti nepříznivě ovlivňuje mechanické vlastnosti krycí vrstvy, čímž še stává lámavější, křehčí a méně otěruvzdorná. Svými nepříznivými vlastnostmi, zejména tvorbou abrazivního plachu, zvyšuje otěr i u pohyblivých protisoúčástí. V praxi se nežádoucí vlivy tlustších vrstev ' / · _ omezují tlm, že se krycí vrstvy vytváří bud o tloušťce asi 10 fitn až 20 pm nebo na tenké vrstvě oduhličeného materiálu.199 185 \. .-- r ř; n 2 of nitrogen, methane, at elevated temperature. This results in the diffusion of the metal and the reaction-capable constituents into the steel and the formation of reaction products, i.e. nitrides or carbides. The reaction product is deposited under commonly known technological conditions, such as a uniform alloy layer, relatively uniformly covering the treated surface of steel or cast iron parts, the surface roughness of the coating depends on both the initial roughness of the steel or cast iron surface and the thickness of the coating. As the thickness of the cover layer is increased, the surface area of the cover layer increases. The increase in daytime adversely affects the mechanical properties of the coating, making it more brittle, brittle and less abrasion resistant. Due to its unfavorable properties, in particular the formation of an abrasive canvas, it increases the abrasion of moving counter-parts. In practice, the undesirable effects of thicker layers are limited by the fact that the cover layers are formed either with a thickness of about 10 to 20 µm or on a thin layer of decarburized material.

Jedno ze známých řešení, kterým se krycí vrstvy získávají na tenké vrstvě oduhličeného podkladového-materiálu pro ^vytvoření vodicích plech součástí', spočívá v tom, že krycí vrstvy jsou tvořeny vnější částí tvrdé vrstvy, jejíž tloušťka odpovídá, až 30ti násobku povrchové drsnosti vodicí, plochy. Přitom tvrdá vrstva spočívá na měkké mezivrstvě vzniklé oduhličenim materiálu. Tloušťka této mezivrstvy je až 50ti násobek povrchové drsnosti vodicí plochy, přičemž tvrdost tvrdé vrstvy převyšuje tvrdost materiálu jí vedené součásti. !One known solution by which the cover layers are obtained on a thin layer of decarburized backing material to form the guide plates of the parts is that the cover layers consist of the outer part of the hard layer corresponding to up to 30 times the surface roughness of the guide. areas. The hard layer is based on the soft interlayer resulting from the decarburization of the material. The thickness of the intermediate layer is up to 50 times the surface roughness of the guide surface, and the hardness of the hard layer exceeds that of the material guided by it. !

Technologické zpracování krycích vrstev se u tohoto řešení vytváří tak, že součást, , ' v. .In this solution, the technological processing of the cover layers is formed in such a way that the " component "

na které mají být vytvořeny, se vloží do reaktivní atmosféry při barometrickém tlaku .to which they are to be formed is placed in a reactive atmosphere at barometric pressure.

' o teplotě kolem 1150 °C s obsahem Hg v rozmezí 50 % až 99,5 % hmotnostních, 49 % až 0,45 % hmotnostních obsahu Ng a z 0,0001 % až 0,1 % hmotnostních z obsahu halogenjdů Ti, Zr,having a temperature of about 1150 ° C with an Hg content in the range of 50% to 99.5% by weight, 49% to 0.45% by weight of the Ng content, and from 0.0001% to 0.1% by weight of the halogen, Ti, Zr content,

Hf, V, Nb, Ta, Si, popřípadě Cr, Mo, W. Usnadněni tvorby tvrdé vrstvy se pak provádí při podtlaku a při vloženi souěásti do ionizujícího napětí nad 250 V nebo odpovídajícího koronárního výboje. Součást je přitom připojena ke katodě, zařízení.Hf, V, Nb, Ta, Si, or Cr, Mo, W, respectively. Facilitation of the hard layer is then performed under vacuum and when the component is placed at an ionizing voltage above 250 V or the corresponding coronary discharge. The component is connected to the cathode of the device.

V praxi je použiti těchto procesů omezeno rozsahem použitelných měrných tlaků a třecími vlastnostmi upravených povrchů, Technická řešení, která by v daných případech vedla ke snížení hodnot měrného opotřebení , zvýšeni tvrdosti zpracovávaných plech -bez nežádoucího zvýšeni drsnosti zpracovávaného povrchu nejsou doposud známá.In practice, the use of these processes is limited by the range of applicable specific pressures and the frictional properties of the treated surfaces. Technical solutions which in certain cases would lead to a decrease in the specific wear values, increased hardness of the treated sheets.

Uvedené nevýhody stávajících řešeni a technologických postupů a další zdokonalení přináší způsob vytváření hladkých povlaků z karbidů a nitridů kovů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že so na vyhlazený povrch z karbidů a nitridů kovů dále působí karbonitridačnim prostředím, například solnou lázní o složení 30 % hmotnostních kyanatanu draselného a 50 % hmotnostních kyanidu sodného při teplotě 750 až 950 °C nebo karbonitridačni atmosférou, například o složení 40 % objemových dusíku, 10 % objemových metanu fThe above-mentioned disadvantages of the present solutions and technological processes and further improvements are achieved by the method of forming smooth coatings of carbides and metal nitrides according to the invention, which is based on the fact that soothed surface of carbides and metal nitrides is further treated with a carbonitriding environment. % by weight of potassium cyanate and 50% by weight of sodium cyanide at a temperature of 750 to 950 ° C or a carbonitriding atmosphere, for example of 40% by volume of nitrogen, 10% by volume of methane f

a zbytek štěpený čpavek .při teplotě 550 až 750 °C.and the residue cleaved with ammonia at a temperature of 550 to 750 ° C.

Povlaky vytvořené podle vynálezu,' jsou nezávisle na tloušťce vrstvy velmi hladké až lesklé, .jsou vytvořeny na tepelně zpracovatelném podkladu oceli nebo litiny, jsou amorfní, mají mosaikovou strukturu, a proto i vysokou otěruvzdornost. Rovněž mají malé tlakové pnuti. Těchto všech vlastností sedosahuje vytvořením mřížoví z nitridů, karbidů a karbonitridů kovů tak, že se ná povlak z nitridů a karbidů kovů na oduhličené vrstvě z podkladovéhomateriálu znovu působí karbonitridáční solnou, lázní nebo karbonitridáční atmosférou. Prodloužením působení nitridačnlho procesu se dosáhne zpevnění podkladového materiálů, a dalšího zvýšení protikorozní odolnosti upravovaného povrchu. Výhodné je také to, že způsobu lze použít ke zpracování převážné většiny druhů oceli a litiny.The coatings produced according to the invention are very smooth to glossy, irrespective of the layer thickness, are formed on a heat-treatable steel or cast iron substrate, are amorphous, have a mosaic structure and therefore have a high abrasion resistance. They also have low compressive stress. All of these properties are achieved by forming a lattice of metal nitrides, carbides and carbonitrides, so that the nitride and metal carbide coating on the decarburized backing material layer is re-treated with a carbonitriding salt, bath or carbonitriding atmosphere. By prolonging the action of the nitriding process, the substrate is strengthened, and the corrosion resistance of the treated surface is further increased. It is also advantageous that the process can be used to process the vast majority of steel and cast iron.

Při postupu se nejdříve vytvoří povlak z nitridů Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Si, popřípadě Cr, Mo, W, stejně jako podle výše popsaného Zhámého' postupu. Vzrůst drsnosti povrchu, vzniklý při tvorbě tvrdé vrstvy, se mechanickým zatlačením, například válečkováním nebo kalibrováním, vyhladí. Vyhlazením se tvrdé substance zamáčknou do měkké oduhličené vrstvyIn the process, the nitrides of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Si and Cr, Mo, W are initially coated as well as in the above-described Zhám process. The increase in surface roughness resulting from the formation of a hard layer is smoothed by mechanical pressing, for example by roller or calibrating. Smoothing the hard substances into the soft decarburized layer

- nacházející se pod nitridovou vrstvou. Teto vyhlazení se provede pohybem kalibračního trnu v jednom směru, čímž se vytvoří jednosměrně orientované zárodky pro další růst krystalů. Na to se za účelem výrazného zlepšení technických vlastností působí na takto Upravený povr.ch karboniťridačním prostředím buá v solných taveninách nebo karbonitridačních atmosférách. Teploty pro karbonitridaci jsou vhodné pro provedení na ně navazujícího tepelw ného zpracování. '- located below the nitride layer. This smoothing is accomplished by moving the calibration mandrel in one direction, thereby creating unidirectional seeds for further crystal growth. For this purpose, in order to significantly improve the technical properties, the surface treated with carbonitriding is treated either in salt melts or carbonitriding atmospheres. The temperatures for carbonitriding are suitable for carrying out the subsequent heat treatment. '

Příklad:Example:

Zpracování povrchu uhlíkové oceli, obsahující 0,60 % hmotnostních uhlíku při 800 až 1100 °C v atmosféře složené z 99,5 % hmotnostních vodíku a 0,5 % hmotnostních dusíku s příměsí 0,1 % hmotnostních TiCl^. Po šesti hodinách se vytvoří vrstva TiN tloušíky 3 až 25 |im na oduhličené vrstvě oceli o tloušíce 100 μιη. Disiost povrchu vrstev tlustších nad 5 jum vzreste z původních 0,8 HRa podle vytvářené tloušíky i přes 6 HRa. Zatlačením takto vytvořených nerovností do měkké podložní vrstvy z oduhličené oceli se dgnost postupně sníží až na asi 0,5 HRa. Takto upravený povrch se zpracuje v karbonitridačnímprostředí buá v solné tavenině o složení 30 % hmotnostních kyanátanu draselného a 50 % hmotnostních kyanidu sodného při teplotě 750 až 950 °C nebo karbonitridáční atmosférou, například o složení 40 % objemových dusíku, 10 % objemových éietanU, přičemž zbytek tvoří štěpený čpavek při teplotě 700 až 950 °C, a topo dobu šesti hodin. Vytvořené vrstvy jsou hladké, korozi odolné a velmi otěruvzdorné.Treatment of the carbon steel surface containing 0.60% by weight of carbon at 800 to 1100 ° C in an atmosphere composed of 99.5% by weight of hydrogen and 0.5% by weight of nitrogen with 0.1% by weight of TiCl 2. After six hours, a TiN layer of 3 to 25 µm thick is formed on a decarburized 100 µιη thick steel layer. The surface dissipation of the layers thicker than 5 µm should be raised from the original 0.8 HRa according to the thickness being produced, even over 6 HRa. By pushing the unevennesses so formed into the soft carbonaceous steel backing layer, the density is gradually reduced to about 0.5 HRa. The treated surface is treated in a carbonitriding medium either in a salt melt of 30% by weight potassium cyanate and 50% by weight sodium cyanide at 750 to 950 ° C or by a carbonitriding atmosphere such as 40% by volume nitrogen, 10% by volume ether, it forms cleaved ammonia at a temperature of 700 to 950 ° C, and topo for six hours. The layers are smooth, corrosion-resistant and highly abrasion-resistant.

PŘEDMĚT VYN Á L E'Z U ,SUBJECT MATTER E, FROM

Claims (1)

PŘEDMĚT VYN Á L E'Z U , r · '· .SUBJECT MATTER E'Z U, r · '·. Způsob vytváření hladkých povlaků z karbidů a nitridů kovů, zejména titanu, zirkonu, hafnia, vanadu, niobu, tantalu, křemíku, popřípadě chrómu, molybdenu, wolframu, vytvořených na oduhličeném povrchu oceli nebo litiny a následovně upraveném, například vyhlazením za působení tlaku, vyznačený tím, že se na vyhlazený povrch z karbidů a “nitridů kovů dále působí karbonitridačním prostředím, například solnou lázni o složení 30,% hmotnostních kyanatanu draselného a 50 % hmotnostních kyanidu sodného při teplotě 750 až 950 °C nebo karbonitridačni atmosférou, například o složeni 40 % objemových dusíku, 10 % objemových metanu a zbytek štěpený „čpavek při teplotě 550 až 750 °C.A method for forming smooth coatings of metal carbides and nitrides, in particular titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, silicon or chromium, molybdenum, tungsten, formed on a decarburized steel or cast iron surface and subsequently treated, e.g. further treating the smoothed surface of carbides and metal nitrides with a carbonitriding medium, for example a salt bath of 30% by weight potassium cyanate and 50% by weight sodium cyanide at a temperature of 750 to 950 ° C, or a carbonitriding atmosphere, for example 40 % by volume of nitrogen, 10% by volume of methane and the residue cleaved by ammonia at a temperature of 550 to 750 ° C.
CS655178A 1978-10-09 1978-10-09 Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles CS199185B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS655178A CS199185B1 (en) 1978-10-09 1978-10-09 Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS655178A CS199185B1 (en) 1978-10-09 1978-10-09 Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS199185B1 true CS199185B1 (en) 1980-07-31

Family

ID=5412830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS655178A CS199185B1 (en) 1978-10-09 1978-10-09 Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS199185B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Naeem et al. Wear and corrosion studies of duplex surface-treated AISI-304 steel by a combination of cathodic cage plasma nitriding and PVD-TiN coating
JP2825693B2 (en) Coating tool and method of manufacturing the same
US3837896A (en) Sintered cemented carbide body coated with two layers
JP2823592B2 (en) Substrate coating that can be decarburized in the coating process
US5368939A (en) Hard multilayer coated product and process for producing same
Yin et al. Formation of titanium carbide on graphite via powder immersion reaction assisted coating
US5217817A (en) Steel tool provided with a boron layer
USRE29420E (en) Sintered cemented carbide body coated with two layers
CN1859985A (en) Diamond coated article and method of its production
JPH07100701A (en) Coated cutting tool and manufacturing method thereof
IL127298A (en) Coated cutting insert
EP0383665B1 (en) Process of depositing a coating of a metallic nitride or carbonitride from the vapour phase under low temperature
US7132129B2 (en) Method of forming a diamond coating on an iron-based substrate and use of an iron-based substrate for hosting a CVD diamond coating
EP0268248A2 (en) Method of forming a nitride or carbonitride layer
Karimi Zarchi et al. Comparison of the activation energies of the formation of chromium carbide coating on carburized and uncarburized AISI 1020 steel
Wei et al. Characterization on multi-layer fabricated by TRD and plasma nitriding
CS199185B1 (en) Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles
FR2514032A1 (en) CHROME-BASED COATING FOR WEAR-RESISTANT STEEL AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME
Doyle et al. Nitriding of high speed steel
Moretti et al. Duplex treatment on AISI D2 tool steel: plasma nitriding and reactive deposition of TiN and TiAlN films via magnetron sputtering
Gröning et al. Temperature-dependent surface modifications of AISI 316L and AISI 440C stainless steel substrates
CS197581B1 (en) Method of forming smooth surfaces from metal carbides and nitrides
Türk et al. Structural characterization of fluidized bed nitrided steels
CS199183B1 (en) Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles
CS199184B1 (en) Forming smooth surfaces from metal carbides and nitriles