Способ химико-термической обработки

О П И С А Н И Е (и) 872532 СОюз Созетеких Соыиалиетичесиих Респубвни(61) Дополнительное к а (22) Заявлено 22,04,76 ( вид-ву351061/О 51) М. Кл, С 23 С 1 с присоединением зая ГоеударотвенныЙ кОмн 23) П итет Совета Министров ССС по делам изобретений Опубликовано 15,09.77, Бюллетень Ме 3 53) УДК 621,785,5(088,8) терытии 1 ата оп бликования описаю 5.09.77(71) Заяви 54) СПОСОБ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТК 2 имико-терм проточном Аг+5. Тем емя выдери Изобретение относится к машиностроению, а именно к химико-термической обработке деталей трения, изготовленных из молибдена или других сплавов с молибденовыми покрытиями и предназначенных для эксплуатации в 5 экстрем альных условиях.В отраслях современной техники, в частности в космическом аппаратостроении, вакуумной металлургии, химическом машиностроении и других, все большее использование для 10 обеспечения работоспособности узлов сухого трения получают твердосмазочные покрытия из дисульфида молибдена, образованные на молибденовых или молиоденсодержащих подложках в результате их химико-термической 15 обработки в среде серы или сероводорода.Известен способ получения покрытия Мо 52 на деталях трения из титана и стали, по которому сначала электролитическим путем получают слой смешанных окислов молибдена, ко торый затем превращают в дисульфид молибдена путем химико-термической обработки в среде Нз 8 при температурах до 300 в 3 С, давлении до 28 кгс/см в течение десятков часов. Толщина слоя Мо 5 е после этого:5 - 25 б мкм 1.Известен способ х ической обработки молибдена в сероводороде или газовой смеси пература процесса 800 в 9 С; вр сси 5 - 20 чв 30 зависимости от требуемой толщины слоя Можае 21. Коррозионная стойкость реактора в среде Н 23 в этом случае обеспечивается за счет применения жаростойкого кварцевого сгекла.Наиболее близким к описываемому изобретению по аппаратурному оформлению является способ химико-термической обработки молибденовых деталей (а также деталей из других сплавов с предварительно нанесенным молибденовым покрытием) в замкнутом объеме в среде серы 31.Для осуществления указанного процесса используют реакторы в виде запаянных кварцевых ампул или в металлическом исполнении из специального коррозионно-стойкого и жаропрочного металла. Процесс проводят при 550 в 6 С, Порядок проведения процесса следующий: загрузка в реактор молибденовой детали и навески серыгерметизация реактора, откачка воздуха или заполнение реактора нейтральным газомнагрев до 550 - 650 С и выдержка при этой температуре в загерметизированном состоянии, высадка избытка серы на специальный холодильник реактора,Основной аппаратурный недостаток этого процесса связан с высокой реакционной способностью серы и состоит в необходимости использования для материала реактора специальных титановых сплавов. Кроме того, получаемые покрытия Мо 5 облада 1 о 1 цие высокой572532 3 Формула из о б р етения Составитель Л. КирилловаТехред И. Михайлова Корректоры: Л. Брахнинаи Т Добровольская Редактор Н. Корченко Подписное Заказ 2081/12 Изд.746 Тираж 1130 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, К, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 работоспособностью, имеют недостаточную для некоторых практических целей несущую способность или толщину.Целью изобретения является упрощение процесса и повышение несущей способности покрытия. Это достигается тем, что химико- термическая ооработка молибденовых деталей или деталей из других материалов (титана, стали и др.) с предварительно нанесенным молибденовым покрытием проводится при помещении детали в порошок из чистого сернистого свинца (РЬЬ) в интервале температур 500 - 800 С в вакууме или нейтральной газовой среде.Порядок проведения процесса следующий.Деталь помещают в алундовый титель, на дно которого .насыпан слой порошка РЬ 5 толщиной 5 - 10 мм, и засыпают его целиком порошком РЬЬ на 15 - 20 мм выше верхнего уровня детали, Тигель устанавливают в реактор из нержавеющей стали, закрывают его водоохлаждаемой крышкой с вентилем и герметизируют реактор. Затем воздух откачивают форвакуумным насосом и вентиль закрывают. Можно заполнить реактор нейтральным газом (артоном, телием и т. п.). После этого реактор устанавливают в электрическую печь сопротивления, натревают до 500 - 800 С и дают выдержку 1 - 25 ч (в зависимости от требуемой толщины твердосмазочного слоя). Если температура химико-термической обработки ниже 500 С, образуется очень тонкий твердо- смазочный сульфидный слой толщиной меньше 1 мкм. При температуре выше 800 С процесс химико-термической обработки проникает на большую глубину и происходит разрушение поверхностното слоя детали. Твердосмазочный слой обладает более высокой несущей способностью и большей толщиной (до 1000 мкм), причем толщина покрытия увеличивается с увеличением температуры и времени выдержки при химико-термической обработке. Так, слой толщиной 800 - 900 мкм образуется после химико-термической обработки молибденовой детали при 780 С в течение 5 ч.Специально проведенные сравнительные фрикционные испытания сульфидных покрытий толщиной 35 - 40 мкм, полученных путем химико-термической обработки молибденовых деталей в сере и в порошкообразном РЬ 5, показывают, что несущая способность в последнем случае гораздо выше. Нагрузка задира для них при постепенном нагружении узла трения стальной диаметром 5,0 мм шарик- диск из молибдена с испытуемым покрытием составляет 13 - 15 кгс, а для МоБ полученного после химико-термической обработки,в сере, 2,5 - 3,0 кгс. Испытания проводят на машине УТИв на воздухе при скорости скольже ния,0,5 м/с с увеличением нагрузки с 2 кгс по0,5 кгс через каждые 5 мин до резкого повышения коэффициента трения,, Предлагаемый способ проще в аппаратурном отношении вследствие того, что сульфиди рующая среда РЬ 5 имеет невысокую упругость пара и его коррозионное воздействие на материал реактора по сравнению с серой или сероводородом невелико. Поэтому химико-термическую обработку можно проводить в реак торах из доступной нержавеющей сталиХ 18 Н 9 Т. По сравнению с сульфидированием в сере не требуется также специальных мер для освобождения детали от материала сульфоризатора, поскольку после охлаждения де таль легко освобождается от порошка РЬЬ. Способ химико-термической обработки для3 О получения твердосмазочного сульфидчого покрытия на молибденовых подложках, включающий нагрев до температуры диффузионногонасыщения и выдержку в серусодержащейсреде с предварительным удалением воздуха,35 отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, повышения несущей способностипокрытия, нагрев до температуры диффузионного насыщения и выдержку проводят в порошке сульфида свинца.40Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США2902417, кл. 204-370,1955.45 2. Сборник Трение и изнашивание при высоких температурах, М., Наука, 1973,с. 133 - 138.3. Сборник Тепловая динамика и моделирование внешнего тренияМ., Наука, 1973,50 с. 111 - 113.