Способ нанесения покрытий из нитрида циркония на цирконий Советский патент 1975 года по МПК C23C11/16 

1

Изобретение относится к химико-термической обработке циркония.

Известен способ нанесения покрытия из нитрида циркония на цирконий путем нагревания компактного циркония в атмосфере азота при температуре 1500-1700°С.

Однако по этому способу скорость роста нитридного слоя незначительна и можно получать лишь тонкие слои покрытия, что снижает срок службы покрытия при эксплуатации изделия.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что поверхность циркония перед азотированием предварительно выдерживают при той же температуре в токе кислорода, а затем в атмосфере аргона или гелия.

Это отличие позволяет значительно повысить скорость роста питридного слоя.

Вначале, при окислении циркония, образуется покрытие, состоящее из нестехиометрической двуокиси циркония. В процессе отжига в аргоне окисный слой превращается в моноокись циркония за счет выделения кислорода в газовую фазу. Моноокись циркония имеет структуру, идентичную нитриду циркония и повышает скорость диффузии азота в моноокиси циркония, что в значительной степени облегчает процесс нанесения покрытия из нитрида циркония.

Покрытие из нитрида циркония можно наносить на тугоплавкие материалы, в том числе и на графит. Для этого на поверхность изделия из тугоплавкого материала, например графита, методом заливки или наплавки наносится циркониевый слой, который затем подвергается обработке.

Пример. На торец графитового цилиндра 40X40 наплавляют слой циркония толщиной 3 мм. Образец нагревают в индукторе высокочастотной установки в атмосфере аргона со скоростью 320-1600°С/мин, а затем выдерживают в кислороде в течение 5 мин, перекрывают подачу кислорода и выдерживают образец при 1600°С в течение 20 мин в атмосфере аргона, после чего образец при этой температуре в течение 1 часа выдерживают в атмосфере азота. Образующийся слой нитрида циркония имеет толщину 1020 мкм.

Предмет изобретения

Способ нанесения покрытия из нитрида циркония на цирконий, включающий азотирование в атмосфере азота при температуре 1500-1700°С, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости роста нитридной пленки, поверхность циркония перед азотированием предварительно выдерживают при той же температуре в токе кислорода, а затем в атмосфере аргона или гелия.