SU1016397A1 - Способ получени металлических покрытий - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕ-: . СКИХ ПОКРЫТИЙ, преимущественно многослойных , в транспортном расплаве с насьшающим порошком, имекпцем по высоте различные температурные зоны с помещением издели  в одной  з них, отличающийс  тем, что, с целью ускорени  процесса насыщени , в качестве транспортного . расплава используют свинец или эвтектику свинец-висмут, порошок полают в зону с температурой 900-ПООС, а изделие помещают в зону с температурой 500-700с. г Cb 00 (UP ч1

Description

Изобретение относитс  к химикетермической обработке сталей, в ча ности ДГ1Я получени  многослойных титано-нйкелевых, титано-хромовых , молибдено-хромовых и любых других комбинаций элементов дл  защитных слоев на стал х, а так на тугоплавких металлах и сплавах. Известны способы получени  покрытий на стальных детал х путем погружени  их в расплавы легко njjHBKHx металлов с добавкой в них порошка легирующих элементов 1. Недостатком этих способов  вл е с  мала  производительность насьпце НИН за счет небольшой скорости ро та диффузионного сло , высока  тем пература, процесса () ,, при которой ухудшаетс  структура стали за счет роста зерен, и трудность получени  защитного покрыти  из чистого металла,, так как на гран це раздела протекает встречный диффузионный процесс. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  способ химико-термической обработки, которы заключаетс  в получении платинового покрыти ,наносимого из транспортного расплава пити  с добавкой в качестве геттера порошка циркони .При этом изд лие, геттер и порошок платины помещают в разные температурные зоны по высоте ванны, а именно : изделие в среднюю часть ванны в зону с температурой 9004;10°С, цирконий вво д т в верхнюю ее часть с температурой 800±10°С, а платину, котора  довольно легко оседает в расплаве лити  - в нижнюю часть ванны с те пературой . Ванна выполнена в форме трубы. При выдержке 5-6 ч глубина платинового покрыти  .составл ет 20 мкм (О ,,02мм) 2} . Однако этот способ имеет р д существенных недостатков: хаотическое перемещение слоев транспортного ра,сплава из одной температурой зоны в другую, так как и восход щий и нисход щий потоки сосредоточены в одной трубе, ;.т.е. отсутствие направленного потока, а также малую разность температур в температурных зонах, все это замедл ет скорость процесса осс1ждени  сло , что приводит к низкой производительности; высокую температуру формировани  сло  () и поэтому невозможность получени  покрыти  без изменени  структуры стали издели ;бо шой расход диффундирующего легирукн го л .еталла за счет осаждени  зна- чи ельной части его в наиболее холодной зоне (на стенках труб и ш геттере). Цель изобретени  - ускорение процесса насыщени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  металлических покрытий, преимущественно многослойных, в транспортном расплаве с насьлцающим порошком имеющем по высоте различные температурные зоны с помещением издели  в одной из них, в качестве транспортного расплава . используют Pt или эвтектику Pfe -в,- , порошок подают в зону с температурой ЭОО-ИОО С, а изделие помещают в зону с температурой ЗОО-ТОО С. В качестве транспортной среды выбраны расплавы свинца или эвтектики ;поскольку эти расплавы  вл ютс  средой, в которой скорость формировани  покрыти  в 4-8 раз превышает скорость формировани  покрыти  из других расплавов. Это вызвано большей растворимостью большинства элементов в жидком свинце. Процесс осаждени  защитного сло  металла ведут в тепломассообменном контуре, выполненном в форме в трубе ., с размещением покрываемой детали, места подачи и растворени  порошка, из которого формируетс  защитный слой, в различных температурных зонах. На чертеже дано схематическое изображение, тепломассообменного контура в процессе работы. Перед пуском расплав 1 свинца или эвтектики РЬ-В находитс  в нижней части трубы 2,.котора  служит вспомогательной емкостью. Раз,огрев и поддержание температуры во вспомогательной емкости в пределах 900-ИОО°С осуществл етс  нагревателем 3. Процесс непрерывного осаждени  защитного сло  осуществл етс  следующим образом. После стабилизации температурного режима, когда в нижней зоне контура создаетс  температура 900-1100°С и в верхней - 500-700°С, в пространство наружного контура (между трубами 4 и 5) подают под давлением аргон, который вытесн ет транспортный расплав (РЪили эвтектику ) из вспомогательной емкости 2 во внутренний контур (между трубами 5 и 6).Подаваемый под давлением аргон  вл етс  также и охлаждающей средой, благодар  чему он способствует б.олее быстрой стабилизации режима.ускорени  транспортного расплава вследствие образовани  большего градиента температур между верхней и нижней температурными зонами контура и позвол ет поддерживать в верхней части контура температуру 500-700°С.

Благодар  создаваемому градиенту температур между нижней и верхней зоной контурй, создаетс  направленный поток транспортного расплава (РЬ Pb-Bj), при котором по трубе

6перемещаетс  восход щий поток, а между трубами 5 и 6 транспортный расплав опускаетс  вниз к гор чей зоне.

После стабилизации потока транспортного расплава через трубку

7начинают равномерную подачу металлического порошка 8, необходимого дл  покрыти , к максимально нагрето зоне вспомогательной емкости 2, что невозможно было осуществить без предварительного вытеснени  транспортного расплава РЬ или эвтектики РЬ-В( из вспомогательной емкости

в тёпломассообменный контур. Металлический порошок, раствор  сь в траспортном расплаве, диффундирует к входу 9 во внутренний контур и в растворенном состо нии уноситс  восход щим потоком, по центральной трубе Ь. Покрываемую деталь 10 опускают в верхнюю зону внутреннего контура, в которой поддерживают охлажденным аргоном температуру 500-700С, Выдел ющийс  избыток растворенного в транспортном расплаве металла осаждаетс  на покрываемой детали. Периодически мен   подаваемые металлические порс ики (например, пооле никелевого порошка .подают титановый)-, можно получить многослойное защитное покрытие. Деталь фактически располагаетс  в зоне с посто нной температурой что способствует равномерному оса1Ждению защитного покрыти  по ее поверхности . После осаждени  защитного многослойного покрыти  необходимой толщины деталь 10 с по:мощью штока 11 поднимают в камеру , соединенную, с форкамерой, снимают и на ее место устанавливают следующую деталь.

Согласно предлагаемому способу трубы покрывают нитридом титана, что значительно облегчает сн тие с них насыщающего металла, и не используют геттер,, который также покрываетс  насьадающим металлом. Если диффундирующий элемент и основной металл образуют соеди- , нени  и твердые растворы,.то, примен   в качестве промежуточной транспортной среды жидкие металлы, которые раствор ют диффузионные добав1-и и не проникают в объем издели , можно получить весьма широкий круг диффузионных металлических покрытийi

Таким образом, комбиниру  металлические порошки, предлагаемым способом можно получить практически целый.р д многослойных металлических защитных покрытий на стал х и тугоплавких металлах и сплавах, отвечающих различным требовани м.

Пример 1. Защитное никельтитановое покрытие получают на образце из Ст. 45. Перед нанесением покрыти  поверхность образца подвергают химико-термическому обезжириванию . Затем образец устанавлит-. вают в верхней части тепломассооб10 менного контура с расплавом свинца , куда добавл ют порошок никел . При температуре в нижней части контура и в верхней - 500°С в течение 1,5ч провод т осаждение никел  на поверхности образца.

5 После этого аналогично добавл ют порошок титана и в течение 1 ч провод т осаждение титана на слое, никел .

В результате металлографического

0 исследовани  установлено наличие покрыти  толщиной 0,7 мм, которое содержит слой никел  толщиной- 0,4 им и слой титана то.лщиной 0,3 мм.

Пример 2. Никель-молибдено5 вое покрытие получают на образце из Ст. 45. При тех же услови х (Г„ 1 -i 1000°С и TUPP ) в течение 1,5 ч провод т осаждение никел , добавл   его порошок. Затем в тече0 ние 2 ч осаждают молибден на слое никел .

Металлографическим исследованием установлено наличие никель-молибденового покрыти  толщиной 0,5 мм,

5 состо щегоиз никелевого покрыти  толщиной 0,4 мм, и молибденового толщиной 0,1 мм.

П р. и м е р 3. Хромо-никелевоепокрытие получают на образце из

0 молибдена. При тех же услови х (Тниж и Т(,ерх 700о провод т осаждение хрома в течение 2ч. Затем осаждают в течение 1,5 ч слой никел .на слое молибдена .

5

Металлографическим исследова- нием установлено наличие хромоникелевого покрыти  толщиной 0,7 мм, состо щего из хромового покрыти  толщиной 0,3 Nnvt и ни0 келевого - толщиной 0,4 мм.

Таким образом, полученные результаты дают возможность сделать вывод, что предлагаемый способ в 10-15 раз, а в некоторых

5 случа х и в 20 раз, увеличивает скорость осаждени  покрыти  на стальных образцах и на образцах из тугоплавких металлов и сплавов.

По сравнению с известным спо0 собом, в котором наблюдаетс  хаотическое перемещение транспортного потока расплава за счет сосредоточени  в одной трубе восход щего и нисход щего потоков, в предлагаемом способе создан направлен5

Claims (1)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ,преимущественно многослойных, в транспортном расплаве с насыщающим порошком, имеющем по высоте различные температурные эоны с помещением изделия в одной из них, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса насыщения, в качестве транспортного . расплава используют свинец или эвтек· тику свинец-висмут, порошок подают в зону с температурой 900-1100°С, а изделие помещают в зону с температурой 500-700°С.

   1016397 А