Способ получения диффузионных покрытий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХРЕСПУБЛИК 191 (11 11 С 23 С 8/34 ЗОБРЕТЕНИЯ А К А 8 ТО У ВИДЕТЕЛ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ(71) Житомирский филиал Киевскогоордена Ленина политехнического института(56) 1Авторское свидетельство СССРВ 2811996, кл. С 23 С 11/08, 1967,2. Авторское свидетельство СССРВ 515830, кл. С 23 С 9/02, 1976.(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ, включающий титанирование при 1000-1030 С в порошкообразной засыпке при пониженном давлениив течение 0,5-1 ч и последующеекарбонитрирование, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения технологии обработки и повышения микротвердости покрытия, титанирование проводят в среде четыреххлористого, углерода при давлении270-300 Па, а карбонитрирование осуществляют в атмосфере азота с добавлением четыреххлористого углеродав количестве 1-2 г на 1 м обрабатываемой поверхности при давлении270-300 Па.в процессе нагрева они диссоциируют на углерод и хлор, которые участвуют в процессе образования хлоридов и карбонитридов титана. Кроме того, СС 1 одновременно является хорошим Р депассиватором поверхности обрабатываемых изделий,З 5 Образование покрытия происходит в результате протекания в контейне 1 11450Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, в частности к процессам получения диффузионных покрытий из карбонитридов титана на твердых сплавах, железе и сталях, и может быть использовано в инструментальной промьппленности, порошковойметаллургии, машиностроении,Известен способ осаждения карбидных покрытий на изделия, заключающийся в осаждении покрытий из карбидатитана в вакууме из паров четыреххлористого титана и углеводорода,например толуола, в присутствии 15титановой губки при 900-1000 С, разряжении 133-1330 Па 11 .Недостатками известного способа,являютсяприменение водородсодержащих, взрывоопасных веществ, значительный их расход в результате непрерывного протока через реакционную камеру, сложность оборудованиядля приготовления газов. Крое того,выходящие из рабочего пространствагазы загрязняют окружающую среду,забивают продуктами реакций форвакуумный насос и коммуникации.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатуявляется способ диффузионного насыщения металлов и сплавов, при котором покрытие из карбонитридов титана образуется при титанированиив вакууме при 500-1200 С в присутстовии губки титана и кислого фтористого аммония ИНР НР с последующей подачей углеродсодержащего соединения,например керосина, в смеси с азотоми инертным газом, например аргоном.В результате на Ст. 3 образуетсякарбонитридный слой толщиной 0,20,6 мм микротвердостью 2.000 МПа 21.Однако данный способ характеризуется необходимостью применениявзрывоопасных углеводородов, инертного газа и порошкообразной засыпкикислого фтористого аммония, содержащей водород, которым насыщается покрытие. Цель изобретения - упрощение технологии, обработки и повышение микро- твердости покрытия.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения диф фузионных покрытий, включающему титанирование при 1000-1030 С в порошкоОобразной засыпке при пониженном 51 2давлении в течение 0,5-1 ч и последующее карбонитрирование, титанирование проводят в среДе четыреххлористого углерода при давлении 270- 300 Па, а карбонитрирование осуществляют в атмосфере азота с добавлением четыреххлористого углерода в количестве 1-2 г на 1 м обрабатываемой поверхности при давлении 270-300 Па.Процесс осуществляют в замкнутом реакционном пространстве беэ протока углеводородов и хлоридов титана, беэ применения взрывоопасных и инертных газов и водородсодержащих эасыпок путем последовательного ввода в контейнер, содержащий обрабатываемые изделия и титан, паров четырех- хлористого углерода и азота.Используют отходы технического титана в виде порошка или мелкой стружки. Четыреххлористый углерод - легкоиспаряемая жидкость, невзрывоопасен, негорюч, недорог, расход его незначителен. Пары четыреххлористого углерода вводятся в рабочее пространство находящееся при пониженном давлении,ре химических реакций диссоциации,восстановления, хлоридообраэования,диспропорционирования хлоридов,карбонитрирования. Процесс проходитнепрерывно в одном контейнерепри 1000-1030 С, давлении 270300 Па, общей продолжительности2-3 ч. Повышение температуры, увеличение количества вводимых паровСС 1 и повышение давления сверхуказанных приводит к ухудшению качества покрытий. Комплексное диффузионное,насыщение поверхности металлов и сплавов титаном, углеродом и азотом, отсутствие водорода, использование СС 1 в качестве дополнительного источника . углерода, позволяет получить покрытия высокой микротвердости, уменьшить или исключить обезуглероженную зону под покрытием, улучшить егоСоставитель А.БулгачРедактор Н.Воловик Техред А.Бабинец Корректор О.Билак Заказ 1123/21 Тираж 900 Подписное ВНИИПИ ГосударственноГо комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5.Способ осуществляли на инструменте из твердых сплавов, деталях из железного порошка, деталях и инструменте из углеродистых и легированных сталей.П р и м е р. В герметичный стальной трубчатый контейнер загружают многогранные неперетачиваемые режущие пластины из твердых сплавов Т 15 К 6, ВК 8 и измельченную стружку титана размером 2-4 мм. Контейнер помещают в нагретую до 1000-1030 С камерную термическую печь, прогревают с одновременной откачкой при помощи форвакуумного насоса, воздуха и выделяющихся из загрузки газов. По достижении 500 С через 1515 минопрогрева насос отключат и в рабочее пространство контейнера вводят пары СС 1 до давления 270-300 Па. После выдержки в течении 1 ч дополнительно вводят СС 1 в количестве 1-2 г на 1 мобрабатываемой по; верхности до давления 270-300 Па, затем проводят двухкратное заполнение контейнера очищенным техническим азотом и выдерживают 0,5-1 ч. Азот поглощается загрузкой и давле 45051 4ние восстанавливается до прежнейвеличины.В результате на поверхности твердосплавного инструмента образуетсяпокрытие из карбонитридов титанатолщиной 7-10 мкм Ъикротвердостью32 000 - 40 000 МПа и под слоем покрытия отсутствует обезуглероженнаязона, Покрытие плотное, не скалы О вается, имеет хорошее сцеплениес основой твердого сплава. Результаты металлографического и рентгеноструктурного анализов показывают,что покрытие состоит из двух фаз,фазы карбонитридов титана, расположенной на карбиде титана.На деталях из железного порошкапористостью 153 при тех же технологических режимах способ позволяетполучить покрытие из карбонитридовтитана и твердого раствора титанав железе толщиной 160-170 мкм,с микротвердостью 1700-12 000 МПа,плавно изменяющейся по глубине,Использование способа позволяетупростить технологию нанесения покрытий из карбонитридов титана на твердосплавный инструмент, детали изжелезного порошка, углеродистых илегированных сталей и повысить микротвердость покрытий.