Способ азотирования молибдена

/24 3 51) 5 1 Р 1ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2ОТИРОВАНИЯ МОЛИБДЕ(54) СПОСНА льзование; приаждаемых издеь изобретенияелия из молибС, выдерживаюощим охлажде миака, в котораргон в колич(57) Испо водо охл Сущност что изд 680-780 последу нове ам введен 1 табл,защите от корро лий из молибде заключается в т дена нагревают т в течение 6-24 ием в среде на ую дополнител естве 60 - 80 об а,ом,осГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 578364, кл. С 23 С 8/24, 1976.Химико-термическая обработка металлов и сплавов. Справочник/Под ред, Л.С, Ляховича, М,; Металлургия, 1981, с. 77 - 78,Изобретение относится к металлургии, а именно к химико-термической обработке, в частности, к азотированию молибдена а также к защите от коррозии, и может найти применение при производстве водоохлаждаемых изделий из молибдена,В металлургии известен способ азотирования молибденовых деталей в среде диссоциированного аммиака, приводящих к образованию достаточно толстого и твердого азотированного слоя,. Однако этот слой является хрупким и легко растрескивается, в результате чего он не может заметно повысить коррозионную стойкость молибдена,Наиболее близким к предлагаемому является способ термического азотирования молибдена в среде аммиака при 800 - 950 С в течение 2 ч. При этом на поверхности молибдена образуется слой нитридов МоИ-Мо 2 М толщиной 10 - 20 мкм.Однако в известном способе не приводятся данные по коррозионной стойкости азотированного молибдена, проведенные испытания показывают, что коррозионная стойкость молибдена, азотированного по известному режиму в слабоокислительных средах (естественно аэрируемая вода и водно-спиртовые смеси) недостаточна,.В настоящее время не существует надежных методов защиты молибдена в слабоокислительных средах,Цель изобретения - повышение коррозионной стойкости в слабоокислительных средах,Азотирование согласно изобретению позволяет получать нитридный слой, обладающий высокой сплошностью и минимальнойсклонностью к растрескивани 1 о,Поставленная цель достигается тем, что в известном способе азотирования молибдена, заключающемся в контактном нагреве молибдена до 800 - 950 С, изотермической выдержке при этой температуре в течение 2 ч в атмосфере аммиака и последующем охлаждении, температуру нагрева снижаютдо 680-780 С, время изотермической выдержки увеличивают до 6 - 24 ч, а в аммиак дополнительно вводят аргон в количестве 60-80 об "/Использование в изобретении аргоноаммиачной смеси, содержащей 60-80 об. А 1 на всех стадиях процесса, и снижение температуры изотермической выдержки до 680-780 С обеспечивает образование на поверхности молибдена нитридного слоя, состоящего из Мой и Моей и имеющего низкую склонность к растрескиванию, При этом для получения нитридного слоя достаточной толщины (5 - 10 мкм) необходимо увеличить длительность изотермической выдержки до 6 - 24 ч. Благоприятное влияние.азотировэния на коррозионную стойкость молибдена обусловлено следующим, Потенциал коррозии неазотированного молибдена в слабоокислительных средах, например в естественно азрируемой воде, устанавливается в начале области перепассивации, Образующийся на молибдене в результате азотирования слой нитридов молибдена имеет значительное йеренапряжение процесса перепассивации посравнению с чистым молибденом, благодаря чему азотирование приводит к существенному возрастанию коррозионной стойкости молибдена в слабоокислительных средах, Наиболее сильно указанный эффект проявляется при проведении азотирования по предлагаемому режиму, так как в этом случае формируется пленка, обладающая высокой однородностью и минимальной склонностью к растрескиванию.Роль аргона в процессе азотирования сводится к следующему.Имея более высокую атомную массу (Адг=40 а,е.), чем молекулярная масса воздуха (29 а.е.), кислорода (32 а.е.) и аммиака (17 а,е,) аргон способствует лучшему вытеснению кислорода из прокачиваемого объема, чем аммиак и азот ( Мм = 28 а,е.). Как следует из рентгенографических данных, нитрйдный слой, полученный в азотно-аммиачной среде, содеркит незначительное количество оксида Мо 02, который ухудшает его защитные свойства, В аргоно-аммиачной среде оксиды молибдена не образуются.Аргон адсорбируется на. поверхности молибдена значительно хуже чем азот, благодаря чему в аргоно-аммиачной смеси облегчается подвод МНз к, молибдену, что способствует образованию более плотного нитридного слоя,В таблице приведены примеры, обосновывающие выбор оптимальных режимов, Скорость коррозии молибдена определялипо переходу его ионов в раствор методоматомно-эбсорбционной спектроскопии,Предлагаемый способ азотированиямолибдена реализован следующим обра-.зом,Азотирование проводят на экспериментальной установке, которая представляетсобой кварцевый реактор, помещенный втрубчатую печь СУОЛ - 0,4,2,5/15-И 1, К ус 5 10 тановке подключаются баллоны с аргоном и аммиаком. Предварительно реактор продувается аргоном в течение 1 ч для удаления воздуха, Затем открывается баллон.с аммиаком, с помощью ротаметров задается содержание аргона в смеси 68 об, и одновременно включается нагрев печи, По достижении температуры 750 С начинается изотермическая выдержка, продолжающаяся 12 ч, Затем нагрев отключают и образцы 15 20 Формула изобретения Способ азотирования молибдена, включающий нагрев, изотермическую выдержку и охлаждение в газовой среде на основе аммиака, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения коррозионной стойкости в слабоокислительных средах, нагрев ведут до 680 - 780 С с выдержкой в течение 6 - 24 ч, причем процесс ведут в газовой среде, дополнительно содержащей аргон в количестве 60-80 об, ,50 55 охлаждаютсявместе с печью в потоке аргона и аммиака,Как видно из данных таблицы, азотирование молибдена по предлагаемому спосо 25 бу (примеры 4-8) приводит к увеличениюперенапряжения процесса перепассивациимолибдена на 0.5-0,7 В, благодаря чему скорость его коррозии уменьшается в 100 раз, Азотирование молибдена в30 среде аммиака (пример 2, прототип) и вазотно-аммиачной смеси (пример 14) приводит к значительно меньшему повышениюкоррозионной стойкости (- в 10 раз).Использование предлагаемого спосо 35 ба азотирования молибдена обеспечиваетпо сравнению с известным способом следующие преимущества; значительно увеличивается перенапряжение процессаперепассивэции молибдена, что делает40 возможным его использование в водныхсредах слабой и средней окислительной силы, коррозионная стойкость азотированно-.го молибдена в слабоокислительных средахвозрастает на 2 порядка по сравнению с45 исходным молибденом и. на порядок посравнению с молибденом, азотированнымпо известному способу,.0 л сО л л о о о о оО О СО СО Ол л 0 0 м -1 ц 0 - сО В 1