СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ КАРБИДОВ МЕТАЛЛОВ Советский патент 1972 года по МПК C23C16/32 

Изобретение относится к области получения покрытий из карбидов металлов термическим разложением паро-газовой смеси.

Известен способ получения покрытий из карбидов металлов термическим разложением паро-газовой смеси, содержащей га.тогеиид металла, водород, углеродсодержащий и инертный газы.

Предложенный способ отличается от известного тем, что перед осаждением карбидного покрытия осуществляют активационную обработку изделия смесью водорода, галогенида металла и четыреххлористого углерода при температуре 300-1000°С с последующим повыщением до 1500-1800°С и одновременным введением в реакционную смесь углеводорода. Это позволяет повысить прочность сцепления покрытия с основой и предотвращает ее охрупчивание.

Процесс осаждения карбида осуществляют при атомарном отнощении металла галогенида к углероду углеводорода от 1 до 12.

Согласно предложенному способу, реакционное пространство предварительно вакуумируют, продувают водородом, нагревают покрываемые изделия в токе водорода до 300- 1000°С, после чего вводят в водород газообразный хлорид металла покрытия. Для более интенсивного травления и очистки покрываемой металлической поверхности от окислов в

паро-газовую смесь вводят не более 5 мол. % четыреххлористого углерода. Активационную обработку осуществляют в течение 15-20ишя. Затем, не прерывая подачи паро-газовой смеси, изделия нагревают до 1500-1800°С и вводят газообразный углеводород, например метан, в количестве, обеспечивающем атомарное отнощение металла галогенида к углероду углеводорода от 1 до 12. В этих условиях процесс ведут не более 5 мин для того, чтобы получить тонкий барьерный слой карбида толщиной до 5-7 мк., прочно связанный с основой. При этом не происходит насыщения подложки углеродом и водородом и не успевает

начаться рост дендритов карбида металла.

После этого температуру процесса понижают

до температуры осаждения мелкозернистого

карбида.

Для карбидов циркония и гафния это

1300-1600°С, для карбидов ниобия и тантала - 800-1400Т.

После нанесения покрытий изделия вместе

с печью охлаждают в потоке инертного газа.

Предложенным способом можно наносить

покрытия толщиной до 300 мк из карбидов циркония, гафния, ниобия и тантала на изделия различной конфигурации из вольфрама, молибдена, ниобия, тантала, рения и др. Пример 1, Для нанесения покрытия из

трубок из сплава ВН-2АЭ вакуумируют рабочее пространство до мм рт. ст., затем 30 мин лродувают водородом для удаления остатков воздуха, после чего температуру изделия поднимают до 1000°С и обрабатывают его смесью водорода и 5 мол. % тетрахлорида циркония в течение 15 мин.

После этого температуру изделия повышают до и вводят в паро-газовую смесь 2 мол. % метана.

После выдержки в течение 1 мин температуру понижают до 1420°С, доводят концентрацию метана до 3 мол. % и выдерживают изделие в потоке паро-газовой смеси 30-45 мин. Затем прекращают подачу хлорида металла и метана, водород заменяют аргоном и в токе аргона охлаждают покрытое изделие вместе с печью до комнатной температуры.

В результате на поверхности изделия образуется плотно сцепленное с основой мелкозернистое покрытие карбида циркония серебристого цвета, толщиной 30-60 мк.

Пример 2. Для нанесения покрытия из карбида ниобия на ниобиевую пластинку после вакуумирования и продувки реакционного пространства водородом изделие нагревают до 600°С и обрабатывают в токе водорода, содержащего 4 мол. % пентахлорида ниобия и 4 мол. % четыреххлористого углерода в течение 15 мин, после чего температуру изделия повышают до 1500°С, предварительно прекратив подачу четыреххлористого углерода и заменив водород на аргон с введением в парогазовую смесь 2 мол. % метана. Подложку выдерживают в этих условиях 1-2 мин. Затем температуру понижают до 1000°С и ведут процесс 30 мин в потоке паро-газовой смеси, содержащей аргон с 16 мол. % пентахлорида ниобия и 10 мол. % метана.

При этом получают покрытие из карбида ниобия, толщиной 50-90 мк.

Пример 3. Для нанесения покрытия из монокарбида тантала на наружную поверхность молибденовой трубки активационную обработку осуществляют при 450-500°С в парогазовой смеси на основе водорода, содержащей 2 мол. % пентахлорида тантала, 5 мол. % четыреххлористого углерода в течение 20 мин. Затем водород заменяют аргоном, прекращают подачу четыреххлористого углерода, подпимают температуру подложки до 1500°С и и вводят 1 мол. % метана. После выдержки 5 лшн температуру понижают до 1200°С, доводят концентрацию пептахлорида тантала и метана до 20 мол. % каждого и выдерживают покрываемое изделие в этих условиях 30 мин. После окончания процесса изделие охлаждают в токе аргона. В результате на поверхности молибдена получается плотное мелкозернистое покрытие из карбида тантала,

прочно сцепленное с основой.

Предмет изобретения

1.Способ нанесения покрытий из карбидов металлов путем термического разложения паро-газовой смеси, содержащей галогенид металла, водород, углеродсодержащий и инертный газы, отличающийся тем, что, с целью повыщения прочности сцепления покрытия с поверхностью изделия и предотвращения ее охрупчивания, проводят активационную обработку изделий смесью водорода, хлорида металла и четыреххлористого углерода при температуре 300-1000°С, затем в паро-газовую смесь вводят углеводород и выдерживают изделие при температуре 1500-1800°С с последующим ее снижением до температуры осаждения-карбида металла.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что осаждение карбида металла осуществляют при

атомарном отношении металла галогенида к углероду углеводорода от 1 до 12,