Способ диффузионного насыщения металлов и сплавов

Союз Советскик Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ пц 863710(22) Заявлено 0611,79 (21) 2836268/22-02с присоединением заявки йо(51)М, Кл,з С 23 С 9/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(53) УДК . 5. 06 (088. 8) анический институт АН Украинской б Р 71) Заявит ФизикоФФУЗИОННОГО НАСЫЩИ СПЛАВОВ СПОС МЕТАЛЛОВ 2 конфигурации,трубчатых сис егревателей и не гетических Изобретение относится к химико- термической обработке металлов и сплавов для получения защитных покрытий и может найти применение в энергетической, авиационной, электроехнической, химической промышленноси и приборостроении.Известны способы получения диффузионных покрытий из расплавленных металлов, содержащих навески наносимых металлов. В качестве транспортных раснлавов применяют как натрий, так и другие легкоплавкие металлы, в том числе и свинец 1.Наиболее близким к предлагаемому 15 является способ получения покрытий на основе молибдена, который предусматривает применение в качестве транспортного расплава жидкого нат" рия, позволяющего за счет высокой 20 химической активности проводить подготовку поверхности детали перед диффузионным насыщением (снятие окисных пленок) непосредственно в рабочей ампуле, что обеспечивает высокую технологичность способа. Применение в качестве транспортного расплава жидкого натрия позволяет также легко и без остатка удалять транспортный расплав с поверхностей 30 деталей сложной а также замкнутых тем (например паропертеплообменников э р установок) 2 .Однако известно, что при нанесении диффузионных покрытий из жидко- металлического раствора одним из основных требований является растворимость наносимого элемента в транспортном расплаве. Чем выше скорость растворения диффузанта при выбранной температуре, тем эффективнее идет процесс диффузионного насьацения, тем больший слой покрытия можно сформировать на поверхности детали за одно и то же время. В этом смысле натрий как транспортный металл значительно уступает свинцу, растворимость в котором большинства металлов значительно выше. Вместе с тем использование в качестве транспортного расплава жидкого свинца требует специальной предварительной подготовки поверхности для обеспечения надежного смачивания детали расплавом. Кроме того, затруднительно удаление транспортного расплава с поверхности детали после окончания процесса диффузионного насыщения. Перечислен863710 Формула изобретения Корректор М. Шароши Тираж 1051 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 7711/93 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 ное делает неприемлемым применение жидкого свинца н качестве транспортного металла при нанесении защитных диффузионных покрытий на внутренних поверхностях деталей сложной конфигурации и замкнутых систем.Целью изобретения является ускорение диффузионного насыщения.Цель достигается тем, что согласно способу диффузионного насыщения металлов и сплавов путем выдержки при заданной температуре в транспортном расплаве натрия, содержащем насыщающий компонент, н транспортный расплав дополнительно вводят свинец при следующем соотношении компонентов, об,Ъ: 15Свинец 40-70Натрий 60-30Экспериментально установлено, что для обеспечения технологичности процесса подготовки поверхности изде- щ 0 лия (снятие пленок) и удаления транспортного расплава с его поверхности после нанесения покрытия (ныщелачивание в воде) содержание натрия н транспортном расплане не должно быть меньше 30 об Одновременно показано, что процесс растворения всех выбранных диффуэантов и переноса их к поверхности насыщаемого металла протекает с достаточной активностью при содержании свинца н транспортном рас- З 0 плане не менее 40 об.Ъ.П р и м е р.1. На медь или медный сплав наносят пластину или серебро.В расплав, состоящий из 40 об.Ъ свинца и 60 об.Ъ натрия с добавкой 35 0,3 вес.Ъ мелкой стружки платины или серебра, помещают покрываемую деталь и выдерживают 5 ч при 450 С в атмосфере аргона. После этого расплав с роверхности покрытой детали удаляют выщелачиванием в воде.Толщина полученного диффузионного слоя платины на детали составляет 170 мкм (при нанесении по известному способу иэ расплава натрия - 30 мкм).Толщина слоя серебра составляет 265 мкм (из расплава натрия - 100 мкм)П р и м е р 2. На армко-железо, низкоуглеродистую или слабо легированную сталь наносят рений или вольфрам.В расплав, состоящий из 50 об,Ъ свинца и 50 об.Ъ натрия с добавкой 0,3 вес.Ъ порошка рения или фольфрама, помещают покрываемую деталь и выдерживают в атмосфере аргона 25 ч при ООООС. После извлечения иэде"Состанитель Р. КРедактор М. Циткина Техред А. Савка лия из ампулы с расплавом проводят ныщелачивание н воде.Толщина полученного диффузионного слоя рения на детали состанляет 135 мкм (при нанесении по известному способу иэ расплава натрия - 23 мкм).Толщина диффузионного слоя вольфрама на детали составляет, 197 мкм (при нанесечии из расплава натрия 64 мкм).П р и м е р 3. На железо или ниэкоуглеродистую сталь наносят диффузионное покрытие титана.В расплав, состоящий иэ 70 об.Ъ свинца и 30 об.Ъ натрия с добавкой 0,3 нес.Ъ порошкового титана, помещают покрываемую деталь и выдержи вают 10 ч при 900 С в атмосфере аргона. После вскрытия реакционной ампулы, изготовленной иэ того же материала, что и покрынаемая деталь, расплав с поверхности последней удаляют выщелачиванием в воде.Толщина полученного диффузионного слоя титана на детали составляет 145 мкм. При нанесении иэ натрия за то же время и при той же температуре получено покрытие толщиной 35-40 мкм.Предлагаемый способ позволит значительно улучшить технологию нанесения, качество и эксплуатационные характеристики диффузионных покрытий на конструкционных металлах, работающих в условиях воздействия корроэионно-активных сред при повышенных температурах. Способ диффузионного насыщения металлов и сплавон путем ныдержки при заданной температуре в транспортном расплаве натрия, содержащем насыщающий компонент, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью ускорения диффузионного насыщения, в транспортный расплав дополнительно вводят свинец при следующем соотношении компонентов, об.:Свинец 40-70Натрий 60-30Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Шатинский В,ф. и др. Получение диффузионных покрытий н среде легкоплавких металлов. К., Наукова думка, 1976, с. 55-63, 92-1022. Авторсксе свидетельство СССР Р 298701, кл. С 23 С 9/08, 1968. лыкова