Устройство для нанесения диффузионных покрытий Советский патент 1990 года по МПК C23C8/00 

крышкой 5. Перемещение тигля 4 осуществляется штоком 6, соединенным с крышкой 5. В барокамеру 1 напускается специальная газовая среда через вентили 27 поел предварительного разрежения насосом 25. После проведения

диффузионного процесса в тигле 4 может быть осуществлен отжиг в специальной среде. Наличие стаканов 2 и 8 повышает удобство проведения подготовительных операций в барокамере 1. 2 з„п. ф-лы 5 6 ил.

Изобретение относится к химико-термической обработке металлов. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем совмещения процессов нанесения покрытий и отжига изделий в специальной среде, повышение производительности и удобство эксплуатации. К барокамере 1 пристыкованы соосно расположенные стаканы 2 и 8. Нижний стакан 2 расположен в печи 3 и в него устанавливается тигль 4 с садкой, герметизируемый крышкой 5. Перемещение тигля 4 осуществляется штоком 6, соединенным с крышкой 5. В барокамеру 1 напускается специальная газовая среда через вентили 27 после предварительного разрежения насосом 25. После проведения диффузионного процесса в тигле 4 может быть осуществлен отжиг в специальной среде. Наличие стаканов 2 и 8 повышает удобство проведения подготовительных операций в барокамере 1. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к химико- термической обработке металлов, в частности к устройствам для нанесения металлических диффузионных покрытий из жидкометаллических расплавов на конструкционные металлы и сплавы, и может быть использовано в машиностроительной , электротехнической,

электронной, химической промышленно

сти и других отраслях народного хо зяйства.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем совмещения процессов нанесения покрытий и отжига изделий в специальной среде, повышение производительности и удобства эксплуатации.

На фиг, 1 изображено устройство, вид сбоку; на фиг, 2 - то же, вид сверху; на фиг, 3 - конструкция тигля, расположенного в нижнем стакане барокамеры устройства; на фиг. 4 - устройство циркуляции газа в барокамере; на фиг. 5 - нагреваемая емкость для размещения расплава; на фиг, 6 - верхний стакан барокамеры, разрез.

Устройство содержит барокамеру 1 с прикрепленным к ее днищу стаканом 2, помещенным в шахту электропечи 3, В стакан 2 опущен тигель 4 с крышкой 5, к которой крепится шток 6, выводящийся наружу через вакуумное уплотнение 7, расположенное в глухом торце верхнего стакана 8, крепящегося от- крытым торцом к верхней части барокамеры 1 «соосно нижнему стакану 2. Барокамера оборудована вакуумным шлюзом 9, иллюминатором 10, парой перчаток 11 с крышками 12, стыковочным люком 13, предохранительным клапаном 14 гермовводом термопар 15, токовводами для сварки 16 и освещения 17. Барокамеру окружает водяная рубашка 189 выполненная заодно с устройством 19 циркуляции и охлаждения газов, Баро камера и вакуумный шлюз снабжены манометрами 20 и 21. Нижний и верхний стаканы 2 и 8, перчатки S1 с крышками

л-

«

20

30

35

25

.Q лс,

50

55

12, иллюминатор 10, крышка стыковочного люка 13, предохранительный клапан 14 соединяются с барокамерой 1 через фланцевые разъемы 22 с уплотнениями 23, причем уплотнение нижнего стакана 2 охлаждается водяной рубашкой 24, окружающей узел крепления последнего к днищу барокамеры. Устройство снабжено пневмовакуумной системой 5 содержащей форвакуумный насос 25, баллоны с инертными и другими газами 26, вентили 27 и гэзовакуум-про- вод 28. Газовакуум-провод 28 соединяет барокамеру 1, вакуумный шлюз 9 и крышки 12 перчаток 11 с форвакуумным насосом 25 и баллонами 26 с инертными и другими газами.

Шлюз 9 представляет собой отдельную емкость с манометром 21, соединенную трубопроводом с пневмовакуумной системой, выполненную в виде полой трубы, закрытой с обоих торцов крышками 29 и 30, герметично соединенными между собой фланцевыми разъемами 31. В барокамере 1 расположена емкость 32, заполняемая расплавом с нагревателем 33.

В устройстве предусмотрена возможность наполнения тигля расплавом из резервуара, находящегося вне барокамеры, по трубопроводу 34 с нагревателем 35 (фиг„ 6), проходящему сквозь стенку верхнего стакана с использованием для очистки расплава фильтра 36, смонтированного в полости верхнего стакана 8е

Устройство работает следующим образом.

При помощи пневмовакуумной системы и контроля по манометру 20 барокамеру 1 очищают от воздуха и заполняют инертным газом до атмосферного давления (Ofl МПа), Затем вскрывают крышки 12 и при помощи перчаток 11 проводят подготовительные операции в полости барокамеры 1, При этом в тигель 4 загружают садку, герметизируют его крышкой 5 и при помощи штока 6

опускают в стакан 2. При необходимости в барокамере выполняют сварочные работы с помощью токоввода 16. Рабочее место освещают, используя токо- ввод 17.

Материалы, используемые для нанесения покрытий, можно разделить по следующему принципу: материалы транспортного расплава и диффундирующие добавки, являющиеся элементами диффузионного слоя, образующегося на поверхности изделия в процессе нанесения покрытия. К первым относятся легкоплавкие металлы Са, Na, Li, Pb, Bi и др. Эти металлы или их смесь в расплавленном состоянии служат растворителем добавок и способствуют их диффузии из расплава к поверхности изделия, погруженного в расплав. Материалы второй группы - диффундирующие добавки - формируют покрытие и в зависимости от свойств последнего бывают самыми разнообразными. Это тугоплавкие Сг, V, Mo, W и др; коррозионно-стойкие Ti, Cr, Ni и др.; износостойкие Si, В, нитридо-карбидо образующие Ti, Cr; улучшающие электрические свойства Си, Ag, Аи; декоративные Ag, Au, Ft; используемые для медицинских целей In, Pd и т.д.

Обрабатываемые изделия и наносимый материал (порошки никеля, алюминия) помещают в шлюз 9 (фиг. 5),и внешний люк закрывают крышкой 29. При помощи пневмовакуумной системы и контроля по манометрам 20 и 21 барокамеру 1 и шлюз 9 очищают от воздуха и заполняют инертным газом (аргоном) до атмосферного давления 0,1 МПа. Затем вскрывают крышки 12 и при помощи перчаток 11 вручную открывают крышку 30 внутреннего люка шлюза и переносят обрабатываемые изделия с наносимыми материалами в полость барокамеры. При помощи штока 6 вручную тигель 4 извлекают из стакана 2 и устанавливают на днище барокамеры. Обрабатываемое.изделие и наносимые материалы загружают в тигель. Включают нагрев плавильного резервуара, находящегося вне камеры (не показан), и доводят в нем температуру до плавления материала. Расплавленный материал по трубопроводу 34 (фиг. 6) через фильтр 36 заливают в тигель 4, после чего последний э-акры- вают крышкой 5 (фиг. 3). Затем при помощи штока б тигель вручную опускают в стакан 2 и герметизируют. После выполнения подготовительных работ сп верстия с перчатками закрывают крышками 12,.включают водоохлаждающую систему и нагрев электропечи 3. Контроль температуры процесса осуществля- .ют с помощью термопары 15. По окончании процесса нанесения покрытия ти- Q гель с садкой охлаждают до температуры 1,3 Т„л расплава и извлекают из стакана 2 при помощи штока 6. После разгрузки тигля 4 его заполняют оче редкой садкой, вновь погружают в ста- 5 кан 2 и осуществляют следующий цикл диффузионного насыщения. Полученные после первого цикла изделия переносят в смежное (состыкованное с предложенным) устройство через стыковочный 0 люк 13 (фиг. 2), где их очищают и подвергают нормализующему отжигу.

Для повышения чистоты наносимых покрытий используемые материалы могу г подвергаться плавлению в нагреваемой 5 емкости 32, расположенной в барокамере 1. При этом материалы ванны вручную загружаются в емкость 32 и разогреваются до температуры плавления при помощи нагревателя 33. Загряэне- 0 ния в виде шлака и окисной пленки всплывают на поверхность расплава. Щеткой вручную загрязнения удаляются с поверхности и утилизируются. Зеркало расплава является показателем чистоты материалов ванны и атмосферы в объеме барокамеры. Чистый расплав переливают в ампулу (фиг. 3) тигля 4. . Готовые изделия после завершения диффузионного процесса из тигля.извлека- Ф ют также вручную и вручную же освобождают ампулу от использованного расплава.

После завершения процесса диффузионного насыщения электропечь 3 вык- с лючают и, когда тигель 4 остынет до температуры 1,3 расплава, выполняют разгрузочные операции в обратном порядке.

Устройство позволяет получать ши- Q рокий круг покрытий толщиной 3 100 мкм. К ним относятся твердораст- верные покрытия: драгметаллы Pt, Pd, Rt, используемые как декаративные или антикоррозионные, эксплуатируемые во влажной окислительной среде, как повышающие контактную электропроводность; металлы Cr, Ti, Al, Ni для придания жаропрочных свойств издели- HMJ металлы В, Ti, повышающие износо5

стойкость, а также сложные покрытия, образованные интерметаллическими соединениями Pd, In, Ni, A1, повышают жаропрочность обрабатываемых изделий в агрессивных средах.

Устройство позволяет совмещать процессы нанесения покрытий с отжигом в специальной среде, при этом основной объем барокамеры может осво- бождаться от технологической оснастки (размещаемой в стаканах), что облегчает проведение подготовительных работ в барокамере. Шлюзование материалов повышает производительность уст-

ройства,

Формула изобретения

13

19

П

системе

-системе

Фиг. 2

можност.ей путем совмещения процессов нанесения покрытий и отжига изделий в специальной среде, повышения производительности и удобства эксплуатации, оно снабжено стаканами, соосно закрепленными на барокамере снизу и сверху, и герметичной крышкой со штоком, установленной на тигле, при этом тигель расположен концентрично в нижнем стакане, а в днище верхнего стакана выполнено отверстие с уплотнением, в котором размещен шток крышки тигля.

2,Устройство по п. отличающееся тем, что оно снабжено вакуумным шлюзом, дополнительным люком и устройством охлаждения и циркуляции газов в барокамере.

#я

22,1Ъ

11

Фиг. Ц

// /////////7//////fc 1

Фиг. 5

36

Составитель М.Онуприенко Редактор Т.Лазоренко Техред М:ДидыкКорректор О.Кравцова

Заказ 955

Тираж 812

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Фиг. 6

Подписное