Способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы

/02, 18/О 51)5 С 2 ЕТ САНИЕ И ЛЬСТВ АВТОРСКОМУ С А.С. Карпов,нков ические поной аппарасвязь, 1988,шкин, В.А.Гусев, нников, В.А.Косте Д. и др. Электрохим ий радиозлектрон чник, М.; Радио и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Груев И.крытия изделтуры. Справос, 232, 258. 02 Бюл. ЬЬ 43 ский филиал Ленинградскогдовательского и конструктоута химического машинастро Изобретение относится к нанесениюиэносостойких карбидохромовых покрытий термическим разложением паров металло- органических соединений для защиты поверхности изделий из титана и его сплавов от воздействия агрессивных сред, абразивного износа и высоких температур,Известен способ нанесения карбидохромовых покрытий на нагретую поверхность титановых изделий термическим разложением паров бис-аренохромоорганических соединений для защиты от воздействия агрессивных сред, Однако прочность сцепления получаемых данным способом покрытий оказывается недостаточной вследствие очень низкой химической активности естественной пленки оксида титана на поверхности титановых сплавов и захвата поверхностными слоями титана образующихся в результате пиролиза газов, в частности водорода. Это приводит к осыпанию покрытий и преждевременному износу деталей.(54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ДВУХСЛОЙНОГО ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ТИТАН И ЕГО СПЛАВЫ(57) Использование; нанесение покрытия для защиты изделий из титана и его сплавов от воздействия агрессивных сред, абразивного износа и высоких температур, Сущность изобретения; наносят подслой меди толщиной 0,3-10 мкм 2 проводят вакуумный отжиг при 10 -10 мм рт,ст. и наносят износостойкий слой иэ карбида хрома пиролизом бис-аренхромоорганических соединений.2 з,п.ф-лы, 1 табл. Наиболее близок к предлагаемому способу способ нанесения двухслойного гальванического защитного покрытия на титан и его сплавы, принятый авторами за прототип. Согласно этому способу используется предварительное меднение титановых иэделий после снятия оксидной пленки с их поверхности абразивной обработкой корундом и последующего химического обезжи-ривания. Толщина слоя меди при этом,(р составляет 12 мкм и выше. После меднения проводится вакуумный отжиг при 400 - 500 С и давлении 10 змм рт.ст. в специальной вакуумной печи, затем осуществляется химическое обезжирива- д ние омедненной поверхности, на которую для активации дополнительно наносят 2 - 3 мкм меди, В заключительной стадии гальваническим путем наносится верхний слой из износостойкого защитного материала, Сцепление меди с титановой основой здесь достигается за счет образования диффузионных слоев на границе "титан - медныйСнижение толщины медного подслоя да 350,3-10 мкм и использование пои его вакчум-.ном отжиге глубины вакуума 10 - 10 ммрт.ст., а в качестве износостойкого слоя карбидахромового покрытия иэ бис-аренохромоарганических соединений обеспечивает 40 при максимальном адгеэионном сцеплении медного слоя как с поверхностью титановой основы, так и са слоем карбида хрома, максимальную кагезианную прочность получаемого двухслойного покрытия, чта и 45 обуславливает устранение недостатков, присущих известному способу.П р и м е р. Используются образцы для испытания на растяжение из различных марок сплавов титана с механической абра боткой поверхности до 8-го класса чистоты. Предварительно на образцы либо электро- химическим методом, либо газофазным методом, в частности пиролизом ацетилацетонэта меди при 420 С и вакууме 10 -10 55 мм рт.стнаносят медный подслой толщиной 0,3-10 мкм с чистотой получающейся меди 909,8. Затем образцы в случае предварительного гальванического медненияпомещают в реакционную вакуумную камеслой". Недостатком известного способа является значительное снижение когезионной прочности двухслойного покрытия в сравнении с однослойным и невозможность применения тонких слоев (менее 100 мкм) в качестве верхнего износостойкого слоя вследствие высОкой пластичности нижнего мерного слоя указанных толщин.Целью настоящего изобретения является повышение прочности покрытия.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы, включающему нанесение подслоя из меди, вакуумный отжиг при 450 - 500 С и нанесение износастойкого слоя, подслой меди наносят толщиной 0,3-10 мкм, при этом вакуумный отжиг проводят при глубине вакуума 10 -10мм рт.ст., а в качестве износостайкого слоя наносят карбид хрома пиролизом бис-аренохромоарганических соединений. Максимальный эффект упрачнения при зтам достигается при использовании предельно малых толщин медногоподслоя 0,5-3 мкм, При нанесении подслоямеди указанных толщин из металлоорганического соединения меди процесс ведут от получения медного подслоя до его вакуумного атжига и последующего нанесения карбида хрома пиролизом бис-аренохрамоарганическаго соединения в одной реакционной камере, чта позволяет значительно снизить трудоемкость и продолжительность процесса. 5 10 15 202530 ру, а в случае газофазного нанесения медного подслоя остаются в ней, где подвергаются вакуумному отжигу при 450-500 С и вакууме 10 -10 мм рт.ст. в течение 0,5 ч, После отжига в той же реакционной камере наносится при той же температуре и вакууме слой карбида хрома толщиной 30 мкм пиролизом бис-аренохромоорган ических соединений, Затем полученные образцы с износастойким слоем испытываются на адгезионную и когезионную прочность по известной методике.Условия проведения процесса и результаты испытаний представлены в таблице.Полученные результаты свидетельствуют о том, что предложенный способ обеспечивает получение двухслойного изнасостайкога покрытия, (включающий нанесение подслоя из меди, при использовании толщины меди 0,3-10 мкм), превосходящего по адгезионнай и кагеэианной прочности покрытие, получаемое по известным техническим решениям. Кроме того, по сравнению с известными способами заявляемый способ имеет следующие преимущества;- позволяет значительно снизить толщину медного подслоя до 0,3 мкм (экономия цветного металла - меди);. - позволяет за одну операцию совместить как процесс вакуумного атжига, так и нанесения карбидахрамавага иэнасастайкого слоя в одной и той же реакционной камере;ф- позволяет использовать для процесса отжига менее глубокий вакуум, что приводит к применению более простого вакуумного оборудования;- в случае использования металлоарганическога производного меди позволяет осуществить весь способ - от нанесения медного подслоя до нанесения иэнасастайкого слоя карбида хрома в одной реакционной камере,Формула изобретения1. Способ нанесения двухслойного изнасастайкаго покрытия на титан и ега сплавы, включающий нанесение падслая из меди, вакуумный отжиг при температуре 450-500 С и нанесение износастайкаго слоя. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности покрытия. падслай меди наносят толщиной 0,3-10 мкм, при атом вакуумный отжиг проводят при глубине вакуума 10 З2 мм рт. ст а в качестве иэносостойкого слоя наносят карбид храма пиролиэом бис-аренхрамаарганических соединений,1776699 2. Способ поп. 1, отличающийся тем, что подслой меди наносят толщиной 0,5-3 мкм. 3, Способпоп.1,отличающийся тем, что подслой меди наносят пиролизомметаллоорганического соединения меди, при этом пиролиз металлоорганического соединения меди, вакуумный отжиг и пирооиз бис-аренохромоорганического соединениЯ 5 осуществляют в одной реакционной камере,Когезионная процчностьМПа Пример Толщина под- Давление слоя меди, отжига, мкм мм рт.ст. Адгезионнаяпрочность,МПа 1,75 1,75 1,75 ФП р и м е ч а н и я. - осуществление процессасогласно прототипу;ф - осуществление процессасогласно аналогу без медного подслоя, при этом .опыт 17 - механическая подготовка и 18 " гидриднаяобработка поверхности перед нанесением карбидахрома. Составитель В,ПашкинТехред М.Моргентал Корректор О,Густи Редактор С.Павлова Заказ 4101 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 15 10185 2 12 10246 3 10 10325 7 10400 5 5 10 . 497 6 4 10564 10 " 609 8 2,5 10580 9 2 10545 10 1,75 10 540 11 1,5 10.527 12 1 10501 13 0,5 10446 О, 3 10-" 106 15 0,2 10, 4,8 16 0,1 1 О 3,2 17 О 10.У 1,0 18 0 102,1 19 10 2,0 2010 540 21 10, 540