МОЛИБДЕНА И ЕГО СПЛАВОВ Советский патент 1973 года по МПК C23C12/00 

1

Изобретение относится к области химикотермической обработки молибдена.

Известен способ защиты молибдена от окисления путем последовательного газофазного борирования и силицирования. Борирование проводят в газовой смеси трифторида бора с аргоном, а силицирование в смеси тетрахлорида кремния с аргоном. Однако получаемое покрытие не обладает высокой жаростойкостью и надежностью, срок его службы при 1200°С равен 508-2942 час.

Ио предложенному способу изделие предварительно подвергают борированию, а затем борсилицированию, что значительно повышает жаростойкость и надежность покрытия за счет создания противодиффузионного барьера для кремния и увеличения самозалечиваюпдих свойств дисилицида молибдена.

Процесс нанесения покрытия осуществляют путем диффузионного насыщения молибдена и его сплавов в две стадии: первоначально борирования, а затем борсилицирования (совместное насыщение бором и кремнием). Изделие на первой стадии насыщают в печи с инертной атмосферой (аргон, гелий) при температуре 900-1100°С в засыпке порошка карбида бора с добавкой в качестве активатора фторида калия (в количестве 1-3%). Изделие на второй стадии насыщают в той же печи в смеси норошков кремния, карбида бора

и фторида калия при 1100-1200°С (порошок кремния 50-90%; карбид бора 8-48%; фторид калия 1-3%). В качестве исходных продуктов используют порошки кремния, карбид бора и активатора с размером частиц 50-200 мкм.

В результате химико-термической обработки молибдена и его сплавов по указанному способу на их поверхности образуется двуслойное покрытие, состоящее из подслоя борида молибдена (б-МоВ) и борсилицидного слоя (смесь дисилицида и борида молибдена) при соотношении толщин борсилицидного и боридного слоев, равном Зч-6/l. В процессе

эксплуатации покрытия (окисления) и взаимодействия имеющихся в нем фаз образуется тройное соединение MosSiBz, которое является эффективным барьером для кремния, а наличие борида молибдена в дисилицидном слое

обеспечивает высокую самозалечивающую способность покрытия. В результате жаростойкость и надежность покрытия резко возрастает и составляет (при общей толщине защитного слоя) 150 Л1км: при 1300°С - от 2460

до 3000 час; при 1500°С - от 852 до 1000 час.

При М е р. Покрытие наносят на изделие из молибдена и его сплавов (ЦМ-2А, ВМ.-1). Первоначально изделие обрабатывают в смеси порошков карбида бора и фторида калия

(2% KF) при 1100°C в течение 2 час. В качестве контейнеров используют молибденовые или корундовые стаканы с крышками, которые помещают в печь с инертной атмосферой (аргон или гелий). Вторично изделие насыщают аналогичным образом в смеси порошков: кремния 80%; карбида бора 18%; фторида калия 2% при температуре 1200°С в течение 8 час. Испытания покрытий проводят на образцах диаметром 10-15 мм, высотой 5 мм в воздушной атмосфере.

В таблице приведены результаты испытаний.

Покрытия подвергают ста термоциклам в процессе испытания (охлаждение до комнатной температуре в течение 3 мин).

Способ прост в осуществлении, не требует обработки изделий перед нанесением покрытий, а также операций их очистки после обработки.

Предмет изобретения

1. Способ химико-термической обработки молибдена и его сплавов, включающий диффузионное борирование поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения жаростойкости, изделия борируют в смеси порошков карбида бора и 1-3% фторида калия, а затем подвергают борсилицированию в порошковой смеси, содержащей (в %):

50-90 8-48 1- 3

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отношение толщин борсилицидного и боридно25 го слоев берут равными 3-6/1.