Способ получения покрытия наиздЕлияХ из НиОбия и ЕгО СплАВОВ Советский патент 1981 года по МПК C23C9/02 

ляет собой бориа ниобия (МЪБд) промежуточный спой - низкий сйпицид молибде Hat а внешний слой - высший сипиа молибдена (MoSijjb содержащий 10-2О% элемента . IV-a группы в виде твердого раствора. После силицирования покрытия в среде, содержащей элементарный кремний, об разуется покрытие. Состоящее из внутреннего ( Nb&2 наружного слоев (твердый раствор высших силицидов молибдена и элемента ly-a группы), в котором на внешней границе покрытия концентрация ниобия уменьшается до значений, находящихся ниже предела чувствительности аналитических методик, а концентрация элемента 1У-а группы у этой границы, наоборот, максимальна. Такое сочетание слоев благоприятно в отношении стабильности структуры покрытий и его жаростойких свойств. Слой борица ниобия является эффективным барьером для диффузии кремния из покрытия в Mefaim. Кроме того, он связывает ниобий в прочное соединение, препятствую щее диффузии ниобия в вышележащие слои покрытия, и является источником бора, ко торый, диффундируя к поверхности покрытия, придает ему способность к самозалечиванию. Повышенная жаростойкость получаемого покрытия при 17ОО-1800 С обеспечивается наличием элементов 1У-а группы, образующих при окислении тугоплавкие окислы (особенно это касается.циркония и гафния). Процесс нанесения покрытия по предла гаемому способу осуществляют следующим образом. На шлифованные и протравленные образ цы ниобия или его сплавы наносят слой мопибдена. Нанесение слоя молибдена может быть осуществлено любыми известны ми способами, например плазменным напылением, из шлакера,, газофазным осаждением и Др. Затем образцы помещают в тщательно перемешанную смесь силицида и борида (крупность частиц мкм) и проводят насыщение в среде инертного газа или в вакууме не менее 1 1О тор при 1200-1400 0. Продолжительность jo6pa ботки определяется толщиной слоя молибдена. Для снижения скорости спекания порошковой смеси (для бороснлицирования) в нее целесообразно (хотя и необязатель но) добавлять инертный разбавитель в копичестве до 4О% по массе, При малых концентрациях инертного разбавителя мо- жет происходить сильное спекание шихты.ч При превышении верхнего передела 1 онцен- трации разбавителя скорость процесса снижается, В качестве инертных разбавителей можно использовать тугоплавкие окислы (например А 2 з 2. Г 0/2 НЮ),нитриды (например, ZnN и HiN ), карбиды (например, Т С , 7, г С и Hi С ). При повышении концентрации дисилицида в смеси выше 95 мол.% скорость боро- силицирования падает, а при ее понижении ниже 60 мол.% в наружном слое покрытия образуются включения борида молибдена (МоВ), которые при окислении образуют большие концентрации борного ангидрида, резко понижающего температуру размягчения окисной пленки. Операцию силицирования можно прово- дить любым известным способом, в том числе газофазным силицированием или в порошковых смесях, содержащих элементарный кремний, причем последний вариант является более предпочтительным вследствие простоты его аппаратурного оформления. Пример 1. На образцы ниобия диаметром 1,5 мм и длиной 40-5О мм наносят слой молибдена толщиной 5О мкм шликерным способом. Затем образцы бо- росилицируют при разряжении тор о. и 1400 С в порошковой смеси состава, мол.%: дисипицид вольфрама-95 и борид титана 5. Продолжительность боросипицирования 5 ч. Сипицирование проводят в среде элементарного кремния в атмосфере аргона при в течение 3 ч. Пример 2. Образцы ниобиевого сплава 5BMU с молибденовым покрытием толщиной 70 мкм, нанесенньгм плазменным напылением, боросилицируют в вакууме (10 тор) при в течение 6 ч в среде состава, мол.%: дисияииид молибдена 60 и бориа циркония 40,к которой добавляют 2О% инертногоразбавителя А&2 зСилшхирование проводят в среде кремния +3% KF при .З ч в атмосфере аргона. Пример 3. На образцы ниобиевого сплава наносят слой молибдена шликерным методом толщиной 60 мкм и затем проводят боросилиаирование по примеру 1 в среде состава, мол.%: дисилицид циркония 70 и борид гафния 30. Сияицирование проводят в среде кремния +3% KF при 115O®G в течение 2 ч в атмосфере аргона. П р и м е р 4. Образцы ниобия с мо пибаеновым споем толщиной 70 мкм, нанесенным плазменным напылением, боро- силицируют по примеру 1 в среде состава мол.%: дисилициа гафния 90 и бориа гафния Ю. Сипицирование проводят по примеру 2. Данные микрорентгеноспектральнрго анализа показывают, что концентрация &пе ментов 1У-а группы в наружном слое , полученных по режимам приведенным в примерах, равна 15-20%. Результаты испытаний на жаростойкость издепий, обработанных известным и предлагаемым способом, представлены в таблице. 5BMU Пример 1 50-60 10-12 Ниобий Пример 2 4О-50 8-1О 4О-5О 1О-12 Пример 3 Ниобий Известный Как видно из таблицы, покрытия на ниобии и его сплавах, полученные по предлагаемому способу, позволяют повысить (Жаростойкость покрытий при 1700°С и , соответственно, в 5 и 6-10 раз по сравнению с известными способами. Формула изобретения 1. Способ получения покрытия на изделиях из ниобия и его сплавов, включающий нанесение молибденового слоя и его боросилипирование, отпичающийс я тем, что, с цепью повышения жаро-- стойкости покрытия, изделия с молибденовым слоем сначала боросилииируют в среде, содрежащей дисилицид, по крайней мере, одного из металлов, выфанных из группы молибден, вольфрам, цирконий, гафний и борид, по крайней мере, одного из металлов 1У-а группы, а затем дополнительно силицируют в среде, содержащей кремний. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что боросилидирование проводят в среде состава, мол.%: Дисилицид60-95 Борид5-40 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Высокотемпературные защитные покрытия. - Обзорная информация Межотаслевые в(Х1росы науки и техники , М., ОСИНТИ, 1979, вып. 6. 2. Авторское свидетельство СССР 651598, кл. С 23 С 17/ОО, 1976.