Способ получения многокомпонентныхдиффузиОННыХ пОКРыТий Советский патент 1981 года по МПК C23C9/10 C23C17/00 

Изобретение относится к хнмико-термической обработке стальных изделий и может быт применено для получе гая многокомпонентных покрытий путем подачи азота через расплав легкоплавких металлов с легирующим элементом. Известен способ диффузионного насьпцения поверхиости аустенитных сталей хромом и азотом Ml. Насыщение по этому способу осуществляется в две стадии: диффузионное хромирование в контейнерах с плавким затвором при температуре 1060° С и выдержке 18 ч в специально приготовленной смеси (состав смеси, вес.%: Сг 70; АЬОз 29; NH4J 1) н последующее азотирование полученного хромового покрытия Азотирование осуществляют в герметизированных кварцевых трубах в потоке газообразного аммиака или азота особой чистоты при температуре 1060° С и выдержке 3 ч. Недостатками способа являются налипание к поверхности деталей хромирующей смеси, значительно увеличивающее трудозатраты из-за необходимости очистки поверхности деталей при подготовке юс к последующей оперяцни азотированию; больиюй расход хрома (70 вес.%) для Щ)иготовленш1 смеси для насьпцення; большая длительность процесса; высокие трудозатраты ввиду последовательности операций хромирования и азотирования, вызванные необходимостью специаш ной подготовки поверхности деталей перед каждой операцией, что значительно увеличивает затраты на вспомогательные операции. Известны шособы получения одно- и двухкомпонентных покрытий иа стальных деталях из расплавов легксшлавких металлов, содержащих тасыщающие элементы 2. Данный способ позволяет повысить эксплуатационные характеристики стальных изделий. Однако полученные покрытия не всегда отвечают предъявляемым требованиям по износостойкости и коррозионной стойкости. Целью изобретения является повышение эксплуатациоинсж стойкости изделий. Для достижения поставленной цели в способе, включающем легирующим элементом из расплава легкоплавких металлов, производят дополнительно подачу в ванну с расплавом азота. При этом в качестве расплава легкоплавких металлов применяется Рв, Bi или эвтектика Рв-Bi, а процесс ведут при 1100-1150°С в течение 5-15 ч. Указанные легкоплавкие металлы Рв, Bi или эвтектика Рв-Bi выступают в роли только транспортирующей среды для переноса осаждаемых компонентов (титана, хрома, азота) к поверхности детали. Причем, выбор именно этих легкоплавких металлов в качестве транспортирующей среды обусловлен тем, что рассматриваемые легирующие компоненты титан, хром и азот не образуют с ними каких-либо соединений, мешающих процессу формирования диффузионного покрытия. Пример 1. Получали диффузионное титаноазотированное покрытие на стали ()XJ8H10T. Перед нанесением покрытия поверх ности детали подвергали химическому обезжир ванию. Затем деталь помещали в йанну с расплавом эвтектики , куда добавляли порощок Титана в количестве 2 вес. %. При температуре 1125°С в течение; 7 ч проводили насыщение поверхности детали титаном, одновременно осуществляя подачу в эту же ванну газообразного чистого азота. В результате металлографического исследова ния было установлено наличие покрытия толшнной 220 мкм, содержащего в поверхностном слое нитрид титана (TiN). Микротвердост пол)Д1енного нитридного покрытия в слое, прилежащем к поверхности, по результатам измерения на микротвердомере ПМТ-3 составляет 940-1000 кг/мм. Стойкость деталей с полученными титаноазотированными покрытиями в жидком щнке при температуре 500° С более чем в 100 раз выще, чем деталей без покрытия. Пример 2. Получали диффузионное хромоазотированное покрытие на стали ОХ18Н10Т. Перед нанесением покрь1тия поверх ности детали подвергали химическому обезидариванию. Затем детали помещали в ванну с расплавом эвтектики свинец-висмут (Рв-Bi) куда добавляли порощок хрома в количестве 2 вес.% После чего по оптимальному режиму, позволяющему получить хромоазотированное покрытие толщшюй 200 мкм при температуре 1125° С в течение 6 ч проводили насыщение поверхности детали хромом, одновременно осуществляя подачу в ванну чистого газообразного азота. Металлографическим анализом установлено наличие хромоазотированного покрытия толщиной 200 мкм, содержащего в поверхностном слое нитрид хрома (CrN). Микротвердость полученного покрытия в слое, прилежащем 84 к поверхности, составляет 860-930 кг/мм. Износостойкость деталей с хромоазотированными покрытиями повысилась в три раза. Пример 3. Получали диффузионное титанохромоазотированное покрытие на малоуглеродистой стали О8КП. Перед нанесением покрытия поверхности детали подвергали химическому обезжириванию. Затем деталь помещали в ванну с расплавом эвтектики свинецвисмут (Рв-Bi), куда добавляли в количестве 2 вес.% в соотнощении 1:1 порощки титана и хрома. После чего при температуре в течение 10 ч проводили одновременное наа.1щение поверхности детали титаном и хромшл, осуществляя подачу в эту же ванну чистого газообразного азота. В результате было получено хромотитано азотарованнсе покрытие толщиной 250 мкм микротвердостью в приповерхностном слое 950-1050 кг/мм. Испытания в расплавах жидких металлов цинка и алюминия показали отсутствие смачивания поверхности деталей с этими жидкими металлами, что говорит об отсутствии коррозионного поражения. В то время как незащищенные образцы подверглись сильному коррозионному поражению и привес массы в результате налипания расплавов этих металлов (цинка, алюминия) составлял до 1000 г/м. Таким образом, предложенный способ позволяет упростить способ получения нитридш11х покрытий, а также повысить зксплуатационные характеристики диффузионного слоя при нагреве в расплаве легкоплавких металлов. Изобретение может цгароко использоваться для получения защитных диффузионных покрытий с высокими коррозионно-механическими свойствами в изделиях новой техники, приборо- и маишностроении. Формула изобретения 1.Способ получения многокомпонентных диффузионных покрытий, включающий насыщение из расплава легкоплавких металлов, содержащего легирующие элементы, отличающийся тем, что, с целью повыщения эксплуатационной стойкости изделий, в процессе насьвдения производят дополнительную подачу азота в расплав. 2.Способ по п. 1, отличающийс я тем, что в качестве расплава применяют свинец. 3.Способ по п. 1, отличающийс я тем, что в качестве расплава применяют висмут. 4.Способ по п. 1, отличающийс я тем, что в качестве расплава применяют расплав свинец-висмут.

5 8023986

5.Способ по п. 1, отличающий Источники информации,

с я тем, что в качестве легирующего элемеит)принятые вс внимание при экспертизе

применяют титан.1. Сборник Защитные покрытия на метал6.Способ по п. 1, отличающий-лах. К., Наукова думка вып. 8, 1974, с я тем, что в ка%стве легирующего элементаj с. 162-167.

применяют хром.2. Шатинский В. Ф. и др. Получеиие диффу7.Способ по п. 1, отличающий-шошшх покрытий в среде легкоплавких мес я тем, что в качестве легирующих элемен-таллов. К., Наукова думка, 1976, с. 160тов применяют хром и титан.164, 194-195.