Расплав для химико-термического нанесения медного покрытия на металлы Советский патент 1981 года по МПК C23C3/00 

Изобретение относится к получению покрытий на поверхности изделий хими ческим методом и может быть использовано в машиностроении обработке деталей, работающих в узлах трени для уменьшения износа, в процессах обработки металлов давлением для уменьшения .усилий деформирования и для защиты поверхности изделий от , высокотемпературной коррозии. Известно применение солевых расплавов, содержащих основной реагирую щий компонент (CuCI), для химическог нанесения медных пленок на поверхность изделий, например стальных 1 Однако применение этого солевого расплава ограничено высокой летучестью основного компонента (CuCi)/ а также его токсичностью за счет тер мического разложения и выделения в газовую фазу хлора при температурах свыше .в Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту явяяется состав расплава для химикотермического нанесения на металлы, нагретые свыше , с целью получе ния покрытия из других металлов, например меди, на поверхности стальных изделий. Смесь для нанесения покрыти содержит соединения бора и окислы МЕДИ, цинка, никеля и др. наносимых мета.плов Г2 . Главными недостатками известных смесей являются высокая температура нагрева 750-3.400°С, необходимость применения инертной атмосферы и восстановителя (уголь, кремний или газообразный водород). Цель изобретения - создание расплава для химико-термического нанесения медного покрытия на поверхность изделий из металлов, обладающих большим химическим сродством к .кислороду, чем гледь, и имеющего температуру плавле- ние ниже и малую вязкость при температуре обработки изделий в расплаве. , Эта цель достигается тем, что в смесь, содержащую окись бора и закись меди, дополнительно вводят окислы и фтористыесоединения щелочных и щелочноземельных мета.ллов, при этом содержание всех указанных компонентов должно быть в следующих соотношениях, вес.%: Закись меди 5-10 Окись лития 3-8 Окись натрия 18-25 Кремнефтористый натрий6-8 Криолит8-10 Фтористый кальций 1-3 Окись бора Остальное до 10 Названные компоненты вводят в ра плав тетрабората натрия и закиси мед для понижения вязкости и температугя размягчения. Кроме того, концентраци окиси натрия (18-25%), окиси лития ,(3-8%) и окиси бора в различных сост вах предлагаемого изобретением расплава выбирают такими, чтобы они обеспечивали отношение pNagO-t b t-tgO -VoSyO близкое к имеющемуся , g соединении . Это делают с целью ограничения испарения , и в газовую фазу. Окись бора, способная образовать сокислами щелочных металлов соединения, снижает термодинамическую активность этих окислов и тем самым уменьшает их переход в газовую фазу. Содержание CaFj ограничивают в расплаве,вес.% 1-3, так как именно при малых содержаниях фторид кальция наиболее резко снижает вязкость оксидных расплавов. Криолит и Кремнефтористый натрий вводят в расплав соответственно в пределах, вес.%: 8 - 10 и 6 - 8, так как именно при таких содержаниях этих компонентов удается получить (табл-. 2) наименее вязкие расплавы. Механизм воздействия фтористых соединений на оксидные расплавы заключается в том, что фтор, содержащийся в них, переходя в расплав, участвует в процессах перегруппировки крупных комплексных частиц, образованных, например, бором и уменьшает их размеры, снижая вязкость. - основной реагирующий компонент расплава. Введение в исходную смесь вес.% 5-10, CugO обеспечивает предельное насыщение расплава этим компонентом и создание условий для длительного проведения процесса меднения по мере расхода окислов меди. Для получения оксидного расплава приготовляют три смеси ингредиентов (табл. 1) Результаты опытов приведен табл. 1. Таблица 1

Каждую смесь сплавляют отдельно в Корундовом тигле в открытой печи сопротивления при температуре ЭОО с40 с выдержкой при заданной температуре

. Наиболее жидкотекучим при темпераiтуре 650-700 С является расплав № 3. Он использован для нанесения меди на металлы, обладающие бсэльшим химическим сродством .к кислороду, чем медь.

Для меднения берут образцы толщиной 1 мм, размерами 10x10 мм из армкожелеза, никеля, молибдена, ниобия, вольфрама, стали Х13 и 12Х18Н10Т.. Листовые образцы указанных размеров

погружают в расплав смеси 3 и выдерживают в нем при температуре 700° в течение 20-60 мин в зависимости от активности металлов по отношению к кислороду,а также от скорости подвода ионов меди в расплаве к обрабатываемой поверхности, которая зависит от Ъязкости расплава и концентрации в нем окислов меди. При концентрации в 5% скорость выделения меди на пов течение одного часа. Полученные оксиднофторидные расплавы имеют следующие физико-химические характеристики, которые представлены в табл. 2, Таблица 2

верхности армко-железа.составляет 1.10 г-ат Си/см с. На образцах из перечисленных металлов получаем пленки меди толщиной см. Толщина медного покрытия на образцах определяется по стандартной методике.

Формула изобретения

Расплав для химико-термического нанесения медного покрытия на металлы, включающий окись бора и закись меди, отл.и чающийся тем, что, с целью снижения температуры процесса меднения и вязкости расплава, он дополнительно содержит окислы лития и натрия, натрий кремнефтористый, криолит и кальций фторигплй при

следующем содержании ингредш нтов,

вес.%:

Закись меди 5-10 Окись лития 3-8 Окись натрия 18-25 Натрий кремнефтористый6-8

Криолит8-10

Кальций фтористый 1-3 Окись бора Остальное Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Патент Англии f 1344983, кл. С 7 F, опублик. 1974.