СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ Российский патент 1995 года по МПК B22F7/04 

Изобретение касается создания покрытий с заданными свойствами на различных материалах.

Известен способ формирования тонкой пленки на поверхности путем нанесения раствора металлоорганического соединения, имеющего в молекулярной структуре функциональные группы типа алкоголятов или амидов металлов [2]. После высушивания раствора на поверхности деталь нагревают в атмосфере, содержащей водород или углеводород.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ нанесения керамического покрытия на металл, согласно которому раствор алгоколята Si, Al, Ti, Zr или В вязкостью 0,1-1,5 сП наносят на поверхность металлической подложки, затем сушат при нагреве на воздухе и обжигают при ≥ 500^оС в инертной среде [2]. В результате получают покрытие, обладающее механической прочностью и химической стойкостью.

Целью изобретения является нанесение износостойких покрытий на различные изделия, например режущий инструмент, штампы и др.

Цель достигается тем, что в качестве металлоорганического соединения используют раствор одного из переходных металлов IV группы и одного из переходных металлов VIII группы в смеси амидный растворитель - хлорорганическое соединение, а термообработку проводят при 300-850^оС. Атомное соотношение металлов IV и VIII групп может изменяться в пределах (50-1) :1. Это соотношение зависит от конкретной пары металлов. Пределы определяются возможностью получения качественных покрытий, обеспечивающих повышение износостойкости изделий.

Соотношение амидного растворителя и хлорорганического соединения целесообразно поддерживать в пределах (1:3)-(2:1). Такие соотношения обеспечивают наилучшую адгезию пленкообразующих растворов к поверхностям изделий.

Для повышения адгезии пленкообразующего раствора к подложке (поверхности изделия) в раствор может быть введена органическая смола, например фенолформальдегидная, при объемном отношении к исходному раствору 1: (3-20). При объемных отношениях более 1:3 могут получаться излишние вязкие растворы с большим содержанием органических компонентов, что приводит к разрыхлению покрытий и не позволяет достигнуть желаемого эффекта. Соотношения, меньшие чем 1:20, не позволяют улучшить адгезию растворов к поверхности.

В качестве амидного растворителя может быть применен диметилформамид (ДМФА), а в качестве хлорорганического соединения - четыреххлористый углерод. Получение растворов переходных металлов IV группы и переходных металлов VIII группы в данной смеси и их использование для нанесения покрытий позволяет существенно (до 10 раз) повысить износостойкость режущего инструмента из сталей и твердых сплавов. Такие покрытия при необходимости могут быть использованы как защитные и жаростойкие. Предварительное нанесение на поверхность графита или науглероживание любым способом позволяет улучшить качество покрытия, его эксплуатационные свойства. Термообработку изделий предпочтительно проводить в атмосфере аргона.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. На обезжиренную поверхность режущих пластин из твердого сплава ВК-8 наносят раствор циркония и железа (атомное соотношение 25:1) в ДМФА и CCl₄, объемное соотношение которых в смеси составляет 1:1. После сушки на воздухе при 50-60^оС пластины помещают в реактор с аргоном и выдерживают при 800^оС в течение 1 ч.

Износостойкость пластин при обработке материалов из нержавеющей стали повышается по сравнению с необработанными пластинами в 2,5 раза.

П р и м е р 2. То же, что в примере 1, но с предварительным нанесением на поверхность графита, это приводит к повышению износостойкости в 4 раза.

П р и м е р 3. После обезжиривания поверхность сверл из быстрорежущей стали Р6М5 смачивается путем окунания в раствор ДМФА и C₂HCl₃ (объемное соотношение 2:1), содержащий Hf и Ni при атомном соотношении 1:1. После сушки проводят термообработку при 480^оС.

Износостойкость сверл при обработке материалов из углеродистой стали повышается в 3 раза.

П р и м е р 4. Раствор титана и железа (атомное отношение 50:1) в ДМАА ( диметилацетамид) и CCl₄ (объемное соотношение 1:3) наносят на поверхность плашек из стали Р6М5. После сушки на воздухе проводят термообработку при 500^оС в атмосфере аргона в течение 45 мин.

Количество резьбовых изделий из нержавеющей стали, полученных с использованием плашек с покрытием, в 2 раза превышает это количество для плашек без покрытия.

П р и м е р 5. Раствор гафния и железа (атомное соотношение 10:1) в ДМФА и CCl₄ (объемное соотношение 1:1) смешивают с фенолформальдегидной смолой в соотношении 10:1 и используют для нанесения покрытия на твердый сплав Т5К10. Термообработку проводят при 800^оС в течение 1 ч.

Износостойкость пластин из твердого сплава при обработке нержавеющей стали повышается в 3 раза.

П р и м е р 6. Раствор титана и никеля (атомное соотношение металлов 5: 1) в ДМАА и дихлорэтане (объемное соотношение 1,6:1) наносят на поверхность плашек из стали 9ХС. После сушки проводят термообработку при 300^оС в течение 1,5 ч. Количество резьбовых изделий, полученных с использованием плашек с покрытием, увеличивается в 1,8 раза.

Сущность изобретения: поверхность обрабатывают раствором металлоорганического соединения, сушат и проводят термообработку в инертной атмосфере. В качестве раствора металлоорганического соединения используют раствор одного из переходных металлов IY группы и одного из переходных металлов YIII группы в смеси с амидным растворителем и хлорорганическим соединением. Термообработку проводят при 300-850 ° с. 6 з.п. ф-лы.

1. СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ на поверхность, включающий обработку поверхности раствором металлоорганического соединения, сушку и термообработку в инертной атмосфере, отличающийся тем, что в качестве раствора металлоорганического соединения используют раствор одного из переходных металлов IV группы и одного из переходных металлов VIII группы в смеси амидного растворителя и хлорорганического соединения, а термообработку проводят при 300 - 850^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что атомное соотношение переходных металлов IV и VIII групп в растворе изменяют в пределах от 50 : 1 до 1 : 1. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что соотношение амидного растворителя и хлорорганического соединения изменяют в диапазоне от 1 : 3 до 2 : 1. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в раствор дополнительно вводят органическую смолу при объемном соотношении раствор : смола, изменяющемся от 3 : 1 до 20 : 1. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве амидного растворителя используют диметилформамид, а в качестве хлорорганического соединения - четыреххлористый углерод. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно поверхность изделия науглероживают. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку осуществляют в атмосфере аргона.