Способ получения покрытий на основе вольфрама и молибдена

(22) Заявлено 100178 (21) 2568352/22-02С ЛРИСОЕДИМЕМИЕМ ЗаЯВКИ йо(51)М. Кл.2 С 23 С 11/00 Гвсюэрствеееый вометет СССР по ямам езобретеней е открытей(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ВОЛЬФРАМА И МОЛИБДЕНА Изобретение относится к областинанесения покрытий иэ тугоплавкихметаллов, в частности карбидсодержаших покрытий на основе вольфрамаи молибдена, из газовой фазы; ономожет быть использовано в металлургии, машиностроении и других областях техники при создании конструкций,работающих при высоких температурах.Для нанесения покрытий иэ тугоплавких металлов (вольфрама, молибдена и др.) широко используетсяосаждение из газообразной смеси ихФторидов с водородом при 3002200 еС 11.Получаемые данным способом осадки имеют столбчатую структуру и,как следствие, низкую прочность нарастяжение.Для разрушения столбчатой структуры и повьаоения прочности осаждаемых материалов рекомендуется проводить процесс циклически с попеременным чередованием осаждения и пассивации подложки 2),Однако достигаемое в указанном способе увеличение предела прочности в 1,5 раза не удовлетворяет требованиям современной техники. Кроме того, при работе в условиях повыаенныхтемператур (1400-1600 С) мелкозернистые осадки рекристаллиэуются ужев течение 2 ч, и предел прочностипокрытий снижается до уровня, характерного для осадков со столбчатойструктурой,Наиболее близким к описываемомуизобретению по технической сущностии достигаемому эффекту является способ получения покрытий на основевольфрама и молибдена путем пропускания газообразной смеси соответствующего фторида, водорода иметана вдоль нагретой (температураосаждения покрытий на основе вольфрама 350-750 С) поверхности покрываемого изделия 3.20 Данный способ прост в практическом осуществлении и позволяет эффективно повысить предел прочности, вчастности для вольфрама в 2 разапри рабочей температуре 1000 С и 25 в 1,5 раза при 1700 С. Однако придальнейшем увеличении рабочей температуры образовавшиеся частицыкарбида вольфрама быстро укрупняютсяи эффект упрочнения исчезает (длявольфрама предел прочности при ра685718 3бочей температуре 2000 фС снижается до 9 кг/мм, что близко к пределу прочности столбчатого вольфрама 7 кг/ммЦелью изобретении является повышение жаропрочности получаемых покрытий.Цель достигается тем, что в газообРазную смесь дополнительно вводят 5-25 мол, В четыреххлористого циркония и процесс ведут при 1100-1600 С. Сумарноедавление,мм рт. ст. Состав парогазовой смеси, мол. Ъ Предел прочности,кгс/ммэ, притемпературах Содержание карбидацирк онияв осадке,мас. В Температура осажде" ния,С Четыреххлористый цирконий ген с аф торид ВодоМетая род воль- молибфрама дена Осаждение покрытий на основе вольфрама 2000 С 16,41500 7 60 32 1300 5 28 7 38 0 27 2 59 0,10 2 68 0,09 28,2 14,5 14,2 28,0 5 25 1100 Осаждение покрытий на основе молибдена 1000 С 30,01700 фС12,0 17 23 0,40 14 4 65 1100 . 760 10 42 1600 11,3 0,33 27,0 Предложенный способ позволяет тем, что, с целью повидения жаро-. значительно повысить предел проч- прочности получаемых покрытиЯ, в ности покрытий при 1700-2000 С, что 50 гаэообразную смесь дополнительно обеспечивает повыаение надежности вводят 5-25 мол. 3 четыреххлористо и рессурса работы высокотемпера- го циркония и процесс ведут приа турных устройств, а тем самым обуслов-1600 С . ливает техйико-экономические пре- источники информации, имущества предложенного способа 56 принятые во внимание при экспертизе по сравненйю с иэвестньви. 1. Авторское свидетельство СССРформула изобретения 9 4577 57, кл. С 23 С 11/02, 1974.Способ получения покрытий иа осно. Авторское свидетельство СССР ве вольфрама и молибдена путем про 291995, кл. С 23 С 11/00 1970. пускания газообразной смеси соответст 3, Гв.новее.июес 1 о 1 сесае Ргосем вукщего Фторида, водорода и метана усирьреэ оп чоро Верозсб типЪйеп, Иесвдоль нагретой поверхности покрывае- роеазЬоп аяд 6 ойсе т еощап 1Могоизделия, о т л и ч а ю щ и й с я 1974 у 2, е 5, 327-341.ЦНИИПИ Заказ 5416/31 Тираж 1130 Подписноефилиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Предложенный способ обеспечивает благоприятные термодинамические условия для образования и равномерного распределения в структуре осаждаемого металла частиц карбида циркония, которые более дисперсны, чем частицы карбида вольфрама, и бблее устойчивы к высокотемпературному воздействию. В результате предел прочности, например, для вольфрама повьааается по сравнению с известным сПособом в 2,5-3,0 раза при рабочей температре 1700 фС и в 1,5-2,0 раза при 2000 С, Максимальная температура, при котороЯ сохраняется эффект упрочнения, равна для предложенного способа 2200 фС. Снижение .температуры осажденияниже 1100 С способствует образованиюнаряду с карбидом циркония значительных количеств карбида вольфрама; увеличение температуры выше1600 фС сопровождается разложением 6 четыремхлористого циркония в объеме.В обоих случаях ухудшается качествополучаемых покрытий. Давление в сис"теме не играет существенной роли иможет изменяться в широком интерва ле (1-760 мм.рт.ст.).П р и м е р. Иолибденовую трубкуразмером 4 х 0,5 мм помещают в реакционную камеру и нагревают прямью пропусканием электрического тока. Черезреакционную камеру пропускают газо"образную смесь фторида вольфрамаили молибдена, четыреххлористогоциркония, метана и водорода. Послеохлаждения слоя толциной 1,0-1,5 ммподложку с осажденным покрытиемразрезают ва заготовки, удаляют подложку и полученные образцы испытывают на прочность при различныхтемпературах.условия проведения процесса ирезультаты испытаний представленыв таблице.