Способ многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов и установка для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК C23C12/00 F27B1/10 

Изобретение относится к химико-термической обработке изделий из стали и сплавов газовым циркуляционным методом и может быть использовано в электротермии, машиностроении и других отраслях для защиты изделий от коррозии, износа и др.

Известен способ получения многокомпонентных покрытий, при котором нагревают детали в лигатуре, содержащей элементы, которые должны войти в состав покрытия. Установка для осуществления способа содержит электропечь, муфель для загрузки деталей, систему очистки деталей от лигатуры, систему приготовления лигатуры.

Недостатками способа и устройства являются высокая трудоемкость, большая степень вредности при работе с порошковыми

материалами и значительный процент брака, особенно при нанесении покрытий на внутренние труднодоступные поверхности.

Известен способ многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов, взятый за прототип, при котором осуществляют- нагрев изделий и выдержку в циркулирующей среде галогенидов насыщающих элементов, образующихся при контакте исходной газовой среды с насыщающими элементами в виде набора чистых металлов.

Установка для многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов, принятая за прототип, содержит футерованную камеру с нагревателями, герметичный муфель, вентилятор, емкости для насыщающих элементов, вакуумную сиVI

СЛ О Ю СЛ

VI

стему, сосуд-испаритель, систему эвакуации рабочей газовой среды.

Недостатками известного способа и устройства являются сложность и низкая стабильность получения диффузионных покрытий заданного состава из-за сложности получения и регулирования требуемого содержания составляющих смеси хлоридов насыщающих элементов. Установка не содержит устройства, с помощью которого можно было бы воздействовать на газовую среду с целью обеспечения нужного содержания хлоридов.

Целью изобретения является повышение качества обрабатываемых изделий за счет регулирования толщины и состава покрытия.

Для этого в способе многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов, включающий нагрев и выдержку в циркулирующей среде галогенидов насыщающих элементов, образующихся при контакте исходной газовой среды с насыщающими элементами в виде набора чистых металлов, выдержку осуществляют поста- дийно, создавая на каждой стадии циркулирующую среду галогенидов только из одного из насыщающих элементов.

Эта цель достигается также тем, что установка для многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов, содержащая футерованную камеру с нагревателями, герметичный муфель, вентилятор емкости для насыщающих элементов, вакуумную систему, сосуд-испаритель, систему эвакуации рабочей газовой среды, снабжена заслонками, установленными над емкостями с возможностью периодического их перекрытия.

На фиг. 1 изображен продольный разрез установки для многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов; на фиг. 2 - вид А-А на фиг. 1.

Установка содержит крышку 1 муфеля 2, размещенного в футерованной камере 3 с нагревателями. В муфеле установлены кассеты 4 с обрабатываемыми изделиями 5 и емкости б с насыщающими элементами, представляющие собой кольцевые поддоны, разделенные перегородками. Емкости закрываются зас/юнками 8 в виде кольца с отверстиями 9 (фиг. 2), соединенного при помощи ребер 10 с втулкой 11, плотно насаженной на вал 12, который связан с приводом 13 для периодического перекрытия емкостей. Муфель 2 сообщается с вакуумной системой, состоящей из вакуумного насоса 14 и фильтра 15.

Внутри муфеля установлен вентилятор 16. Установка снабжена сосудом-испарителем 17 и системой 18 эвакуации отработанной газовой среды.

Способ реализуется следующим образом.

На крышку 1 муфеля 2 загружают на

кассетах 4 обрабатываемые изделия 5 и емкости 6 с насыщающими элементами, например с алюминием, никелем, хромом. Емкости закрывают заслонками 8. В исход0 ном состоянии заслонки 8 располагают так, что отверстия заслонок находятся над емкостями 6 с элементом, например, хромом, которым осуществляется насыщение на первой стадии многокомпонентного насы5 щения.

Производят герметизацию муфеля, откачку рабочего объема насосом 14 и нагрев изделий до температуры насыщения, например, 1000°С. После отключения откачки

0 включают вентилятор 16 и напускают при помощи испарителя 17 рабочий газ, например, хлористый аммоний и производят первую стадию диффузионного насыщения изделий в циркулирующей газовой среде

5 (направление движения показано стрелками на фиг), например, хромом в течение 3 ч.

По окончании первой стадии насыщения удаляют отработанную газовую среду

0 системой 13 эвакуации. При помощи привода 13 производят поворот заслонок 8 так, чтобы отверстия 9 заслонок 8 находились над емкостями 6 с элементом, насыщение которым осуществляется на второй стадии,

5 например, никелем. Произведя напуск новой рабочей газовой среды, например хлористого аммония, осуществляют насыщение изделий никелем, например, при 1050°С, для чего производят подьем тем0 пературы с 1000°С, при которой осуществлялась первая стадия насыщения, в течение Зч.

По окончании второй стадии насыщения удаляют отработанную газовую среду

5 системой 18. При помощи привода 13 про- изводят поворот заслонок 8 так, чтобы отверстия 9 заслонок 8 находились над емкостями 6 с элементом, насыщение которым осуществляется на третьей стадии, на0 пример, алюминием. Производя напуск новой рабочей газовой среды, например хлористого алюминия, осуществляют насыщение.изделий алюминием, например, при 950°С, для чего производят снижение тем5 пературы с 1050°С, при которой осуществлялась вторая стадия насыщения, в течение Зч.

По окончании процесса многокомпонентного насыщения (Сч-Ni-AI) производят удаление отработанной среды из муфеля

при помощи системы эвакуации 18, охлаждение футерованной камеры с нагревателями разгерметизацию муфеля и выгрузку изделий.

Таким образом, открывая и закрывая заслонками емкости с нужными в данный момент элементами и вводя соответствующую этим элементам рабочую газовую среду, можно широко управлять процессом диффузионного насыщения, изменяя тол- щину и состав многокомпонентного покрытия.

В данном способе постадийная выдержка в циркулирующей среде галогенидов сначала одного, затем другого и т. д. элемен- тов, используемых в виде набора чистых металлов, позволяет эффективнее регулировать содержание галогенидных газовых сред насыщающих элементов и использовать температурные режимы, соответствую- щие оптимальной активности газовых сред, что повышает качество обрабатываемых изделий по сравнению с прототипом.

Кроме того, в отличие от прототипа, где состав лигатуры меняется в процессе на- сыщения и образуется много отходов, которые нельзя использовать многократно, заявляемое изобретение исключает загрязнение отдельных металлов ненужными элементами, что сводит к минимуму

образование отходов, а набор чистых мем- таллов можно использовать многократно. Формула изобретения

1.Способ многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов, включающий нагрев и выдержку в циркулирующей среде галогенидов насыщающих элементов, образующихся при кон- такте исходной газовой среды с насыщающими элементами в виде набора чистых металлов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изделий за счет регулирования толщины и составе покрытия, выдержку осуществляют поста дийно, создавая на каждой стадии циркулирующую среду галогенидов только из одного из насыщенных элементов.

2.Установка для многокомпонентного диффузионного насыщения изделий из стали и сплавов, содержащая футерованную камеру с нагревателями, герметичный муфель, вентилятор, емкости для насыщающих элементов, вакуумную систему, сосуд-испаритель и систему эвакуации газовой среды, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества путем регулирования толщины и состава покрытий, она снабжена заслонками, установленными нзд емкостями с возможностью периодического их перекрытия.

Сущность изобретения: способ включает нагрев и выдержку в циркулирующей среде галогенидов насыщающих элементов (НЭ), образующихся при контакте исходной газовой среды с НЭ в виде чистых металлов, причем выдержку осуществляют постадий- но, создавая на каждой стадии циркулирующую среду галогенидов только из одного из НЭ. Способ осуществляют в установке, содержащей футерованную нагревательную камеру, герметичный муфель с вентилятором, емкости для НЭ и установленные над ними с возможностью периодического их перекрытия заслонки. 2 с. п. ф-лы, 2 ил. (Л С

18#

15

д

У№2