Способ получения диффузионных многокомпонентных защитных покрытий Советский патент 1979 года по МПК C23C9/10 C23C17/00 

1

Изобретение относится к области химико-термической обработки сталей, в частности для получения многокомпонентных диффузионных титано-никелевых, титаномолибденовых, никель-молибденовых, титано-хромовых, никель-хромовых, молибденохромовых защитных покрытий на углеродистых и нержавеющих сталях типа ОХ18Н10Т, обладающих высокой коррозиОнно- и износостойкостью.

Это изобретение может найти широкое применение в прибороарматуростроении, а также для ремонтновосстановительных операций изнощенных деталей.

Известны способы получения покрытий на стальных деталях путем погружения обрабатываемой детали в расплавленные легкоплавкие металлы с добавкой в них порошка легирующих компонентов, например молибдена, циркония, никеля, хрома, вольфрама 1, 2.

Наиболее близким к предлагаемому является способ химико-термической обработки, который заключается в получении цирконий-титанового покрытия на изделиях из стали ОХ18Н9Т из расплава эвтектики РЬ-Bi при 1000-1100°С, при этом толщина покрытия после иагрева при 1100°С в течение 50 ч составляет 50- 60 мкм 3.

Недостатком способа является малая производительность за счет небольшой скорости роста диффузионного слоя. Целью изобретения является ускорение

процесса получения многокомпонентцьтх диффузионных защитных покрытий на углеродистых и нержавеющих сталях.

Указанная цель достигается тем, что процесс насыщения ведут последовательно

в нескольких ваннах с транспортным легкоплавким расплавом, каждая из которых содержит один из насыщающих элементов, периодически перемещая деталь из одной ванны в другую.

В качестве расплава применяются легкоплавкие металлы РЬ-Bi, Li, Na, Pb, Ca, Bi. Детали помещают в ваниы, где выдерживают при температуре 1100-1150°С в течение 0,5-1 ч, затем их вынимают и меняют местами (т. е. детали, находившиеся в ванне с добавкой одного легирующего элемента, помещают в ванну с добавкой другого легирующего элемента, где снова выдерживают при температуре 1100°С-

1150°С в течение 0,5-1 ч). Количество таких циклов может повторяться многократно в зависимости от требуемой толщины и структуры диффузионного слоя, причем количество таких ваин с разными добавками

диффундирующих металлов, таких как Ti,

Ni, Al, Mo, Cr, W, Zr, может быть увеличено для получения «-компонентного покрытия. Последовательность выдержки в той или иной ванне может меняться.

При изменении времени выдержки можно регулировать структуру диффузионного слоя и процентное содержание легирующего элемента.

Пример. Получают диффузионное титано-никелевое покрытие на образцах из стали ОХ18Н10Т. Перед нанесением покрытия .новерхностн деталей подвергают химическому обезжириванию и травлению. Затем оДну деталь помещают в ванну с приготовленным расплавом Ti-Pb-Bi (1.47% Ti; 42,86% Pb; 55,67% Bi), a другую - в ванну с расплавом Ni-Pb-Bi (1,95% Ni; 55,4% Bi; 42,65% Pb), где выдерживают их в течение 1 ч при 1100°С. После этой выдержки детали меняются местами. Цикл повторяется 4 раза. Поверхность расплава ванн защищается аргоном.

В результате получают равномерное по толщине, беспористое диффузионное титано-никелевое покрытие толщиной 60 мкм за общее суммарное время 2 ч па одну деталь.

Аналогичное титано-никелевое покрытие толщиной 60 мкм из ванны легкоплавкой эвтектики Pb-Bi с одновременной добавкой диффундирующих металлов Ti и N1 получено за 8 ч из расчета на одну деталь.

Эффект ускорения роста диффузионного слоя достигается за счет периодически вновь создаваемой разности химических потенциалов между адсорбированным слоем диффузанта и покрываемым металлом, что достигается периодической сменой ванн: при помещении детали в ванну, например, с добавкой титана в результате

градиента химического потенциала титан диффундирует в поверхность покрываемой детали, при этом скорость роста диффузионного слоя уменьщается вследствие выравнивания градиента химического потенциала между адсорбированным слоем титана и покрываемым металлом. Перемещением детали в другую ванну, с добавкой никеля, опять достигается максимальный

градиент разности химического потенциала между адсорбированным слоем никеля и поверхностью детали и так далее.

Таким образом, предложенный способ позволяет в 4 раза ускорить процесс образования титано-никелевых покрытий.

Формула изобретения

1.Способ получения диффузионных многокомпонентных защитных покрытий, включающий насыщение легирующими элементами из легкоплавкого расплава при температуре насыщения, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса насыщения, процесс ведут последовательно в нескольких ваннах, каждая из которых содержит один из насыщающих элементов.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что титано-никелевое покрытие получают при 1100-1150°С, периодически выдерживая деталь вначале в ванне Ti-Pb- Bi, а затем в ванне ,Ni-Pb-Bi. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3220876, кл. 117-114, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР № 280158, кл. С 23С 9/10, 1970.

3.Авторское свидетельство СССР № 298701, кл. С 23С 9/08, 1971.