Способ диффузионного насыщения меди и армко-железа Советский патент 1977 года по МПК C23C9/10 

1

Изобретение относится к области химикотермической обработки металлов и сплавов, в частности для получения защитно-декоративных покрытий на ювелирных и других изделиях, изготовленных из меди или армко-железа, и может найти применение в электротехнической ювелирной промышленности и приборостроении для получения декоративных и антикоррозионных покрытий.

Известен способ получения диффузионных покрытий на основе молибдена путем изотермического переноса массы в расплаве натрия для деталей из хромоникелевой стали, работающих в жидких металлических средах 1.

Недостатком такого способа является неподвижность ампулы, что затрудняет получение качественных покрытий.

Наиболее близким решением является снособ получения покрытий, например платины на армко-железе из транспортного расплава натрия. Известный способ предусматривает ведение пронесса нри 800-1000°С, причем нагрев деталей осуществляют вместе с навеской платины в ненодвижной вертикально размещенной ампуле с расплавом натрия при последующей выдержке 2.

Однако такой способ имеет статичность и вертикальность ампулы, что не обеспечивает получение качественных равномерных по толщине покрытий и приводит к безвозвратным

2

потерям платины. Кроме того, высокая температура влечет за собой структурные изменения Б меди и армко-железе.

Целью изобретения является ускорение процесса, улучшение качества покрытий и уменьшение потерь платины.

Это достигается тем, что процесс диффузионного насыщения меди и армко-железа платиной ведут в ампуле из нитридокремниевой керамики, отклоненной от вертикального положения и вращающейся вокруг своей оси, причем диффузионное насыщение ведут при 430-470°С для меди и 630- -670°С для армкожелеза в течение 5-6 ч.

Температура проиесса з предлагаемом способе снижена до 630-670°С, исходя из того, что такой температурный диапазон обеснечивает достаточно высокую растворимость илатины в натрии, как необходимое условие формирования покрытия. Отклонение от вертикали и режим врап.1,ения выбирают с учетом того, чтобы расплав натрия в процессе нанесения покрытия ие выливался из ампулы в защитный контейнер. Наклон ампулы и ее вращение вокруг своей оси необходимы из технологических соображений, во-первых, для поворачивания нокрываемых изделий в ампуле, во-вторых, для более равномерного распределения но объему транспортного расплава с растворенным диффузантом - платиной. Кроме того, способ обеспечивает более равномерное покрытие.

Пример. Диффузионное насыщение проводят в ампулах из нитридокремлиевой керамики следующего состава, %: Si 56,1; N 34; Собщ 1,6; Ссвяз 0,16; Fe 6,5; Al 0,2; Cr 0,6; Mg 0,1. При этом нитридокремниевая керамика обладает нулевым углом смачивания по отнощению к расплаву натрия.

Процесс ведут без добавления в расплав какого-либо катализатора, так как растворимость платины в натрии в интервале температур нанесения покрытий достаточно высока.

Оптимальные режимы диффузионного насыщения следующие: добавка драгоценного металла в расплав натрия составляет 0,3 вес. % от веса расплава, температура насыщения - 630-670 и 430-470°С соответственно для армко-л елеза и меди при изотермической выдержке 5-6 ч. Ампула при этом наклонена под углом 30° к горизонту с вращением вокруг своей оси со скоростью 10 об/мин.

Последовательность операций диффузионного насыщения следующая:

1.Образцы в виде колец или любой другой формы обрабатывают до заданной чистоты поверхности {9-й класс).

2.Изделия промывают в oбeзжиpивaюн eм растворе и cyniaT.

3.До нанесения покрытий изделия взвешивают.

4.Загружают изделия вместе с навесками платины в количестве 0,3 вес. % от веса расплава в ампулы из нитридокремниевой керами и, заполненные жидким натрием с последую1цей установкой амиул в запштные контеГ|неры с аргоном.

5.Контейнер с ампулами герметизируют и номен ают в наклонные вран1аюни1еся держатели.

6.Доводят температуру до 430-470°С для меди и 630 670°С для армко-железа и обеспечивают выдержку при этих температурах в течепие 5-6 ч.

7.Охлаждепие ведут вместе с печью.

8.Вскрывают контейнеры и извлекают образцы из ампул.

9.Удаляют расплав с иоверхности образцов путем выщелачивания.

10. Образцы промывают, сущат, взвещивают и определяют чистоту поверхности.

Прирост веса для медных образцов составляет в среднем 0,08 г при чистоте поверхности 10-й класс, толщнна диффузионного покрытия в среднем - 25-30 мкм.

Приведенные исследования полученных

диффузионных слоев показывают высокую сцепляемость покрытия с основой, что открывает путь к гиирокому внедрению на промышленной основе снособа нолучения защитнодекоративных нокрытий путем диффузионного

насыщения.

Формула изобретения

Снособ диффузионного насыщения меди и армко-железа платиной, включающий нагрев деталей вместе с навеской платины в ампуле с расплавом натрия и последующую выдержку, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса, улучшения качества покрытий и уменьшения потерь платины, процесс ведут в ампуле из нитридокремниевой керамики, отклоненной от вертикального положения и вращающейся вокруг своей оси, причем

диффузионное насыщение ведут при 430- 470°С для меди и 630-670°С для армко-железа в течение 5-6 ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №298701, кл. С 23С 9/08, 1968.

2. Защитные покрытия ira металлах. Сб., выи. 8, 1974, с. 23-25.