Патент на изобретение №2251589
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ДВУХСЛОЙНОГО ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ТИТАН И ЕГО СПЛАВЫ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области металлургии, а именно к способам нанесения износостойких карбидохромовых покрытий, и может быть использовано для защиты поверхности изделий из титана и его сплавов от воздействия агрессивных сред, абразивного износа и высоких температур. Предложен способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы, включающий нанесение подслоя металла и последующее нанесение износостойкого слоя карбида хрома пиролизом бисаренхроморганических соединений, при этом перед нанесением износостойкого слоя карбида хрома пиролизом бисаренхроморганических соединений наносят подслой из никеля или его сплавов толщиной 0,1-10 мкм. Технический результат – получение износостойкого покрытия на титане и его сплавах с повышенной прочностью сцепления пиролитического покрытия с подложкой и повышенной прочностью на смятие при отсутствии растрескивания. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к защитным покрытиям, в частности к способам нанесения износостойких карбидохромовых покрытий путем термораспада металлоорганических соединений, и может быть использовано для защиты поверхности изделий из титана и его сплавов от воздействия агрессивных сред, абразивного износа и высоких температур. Известен способ нанесения карбидохромовых покрытий на титан и его сплавы для защиты от воздействия агрессивных сред, включающий механическую подготовку (обдувку корундовым песком), гидридную обработку поверхности и нанесение карбидохромовых покрытий на нагретую поверхность титановых изделий термическим разложением паров бисареновых хроморганических соединений (“Применение металлоорганических соединений для получения неорганических покрытий и материалов”./Под редакцией Г.А.Рузаваева – М.: Наука, 1986 г.; “Электрохимические покрытия изделий радиоэлектронной аппаратуры” Справочник/Под редакцией И.Д.Груева – М.: Радио и связь, 1988 г.). Однако прочность сцепления получаемых данным способом покрытий оказывается недостаточной вследствие насыщения поверхностных слоев титана газами, образующимися в результате пиролиза, в частности водородом. Это приводит к осыпанию покрытий и преждевременному износу деталей. Наиболее близким к предлагаемому способу, принятым авторами за прототип, является способ нанесения двухслойных покрытий на титан и его сплавы. Согласно этому способу на титан и его сплавы наносят подслой меди толщиной 0,3-10 мкм, проводят вакуумный отжиг при глубине вакуума 10-3-10-2 мм рт.ст. и температуре 450-500°С и наносят износостойкий слой из карбидов хрома пиролизом бис-аренхроморганических соединений (Авторское свидетельство СССР 1776699А1 “Способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы”). Недостатком известного способа является низкая прочность сцепления перлитического покрытия с подложкой и низкая прочность медного подслоя на смятие, что приводит к растрескиванию пиролитического карбидохромового покрытия при контактных нагрузках, кроме этого, к недостаткам прототипа следует отнести высокую энергоемкость процесса вакуумного отжига медного подслоя. Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа получения износостойкого покрытия на титане и его сплавах, обладающего повышенной прочностью сцепления пиролитического покрытия с подложкой и повышенной прочностью на смятие при отсутствии растрескивания. Для решения поставленной задачи предложен способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы, включающий нанесение подслоя никеля или его сплавов толщиной 0,1-10 мкм и последующее нанесение износостойкого слоя карбида хрома пиролизом бис-аренхроморганических соединений. Подслой никеля наносят либо пиролитическим разложением карбонильного никеля Ni(CO)4 в вакууме или в среде инертного газа, либо подслой никеля или его сплавов наносят гальваническим методом из сульфаматных электролитов. В случае использования в качестве подслоя карбонильного никеля Ni(CO)4 процесс нанесение подслоя и покрытия ведется последовательно в одной реакционной камере, что значительно снижает трудоемкость процесса. Существенное отличие предложенного способа от прототипа заключается в том, что в качестве подслоя применяют Ni или его сплавы. Подслой никеля или его сплавов обеспечивает увеличение коррозионной стойкости двухслойного покрытия в большей степени, чем подслой меди, причем подслой никеля толщиной менее 0,1 мкм не является сплошным и не может выполнять свою функцию, а подслой с толщиной более 10 мкм не выполняет назначение его как подслоя под последующее пиролитическое карбидо-хромовое покрытие. Примеры осуществления Пример 1 В качестве образцов использовались лопатки компрессора авиадвигателя и диски из сплава ВТ-9. Шероховатость поверхности образцов равнялась Ra=0,32 мкм. Осаждение подслоя Ni осуществляли гальваническим путем из известных сульфаматных электролитов состава: – никель сульфаминовокислый 400-450 г/л; – никель хлористый 40-45 г/л Подслой никеля толщиной 0,1 мкм препятствует окислению титановой поверхности на воздухе при монтаже в камере осаждения пиролитического износостойкого покрытия, а также обладает высокой активационной способностью. Пример 2 В качестве образцов использовались крепежные детали (болты, гайки) из сплава ВТ9. Нанесение карбонильного никеля пиролитическим методом из карбонила никеля Ni(CO)4 проводили в той же камере, что и нанесение основного износостойкого покрытия при температуре 200-220°С в вакууме толщиной 10 мкм. Пример 3 В качестве образцов использовались листовые детали из сплава ОТ4-1. Нанесением карбонильного никеля пиролитическим методом из карбонила никеля Ni(СO)4 проводили при температуре 200-220°С в среде аргона толщиной 5 мкм. Пример 4 – по прототипу В таблице приведены результаты испытания износостойких покрытий с подслоем из никеля и его сплавов.
Из результатов испытаний, приведенных в таблице, можно сделать следующие выводы: – подслой никеля увеличивает адгезионную прочность на 10-20%; – когезионная прочность двухслойной системы покрытия увеличивается в пределах 12-15%. Предложенный способ обеспечивает получение двухслойного износостойкого покрытия, которое по адгезионной и когезионной прочности превышает износостойкое покрытие, получаемое по известному способу. Кроме того, по сравнению с известным способом заявляемый способ имеет следующие преимущества: – позволяет исключить операцию вакуумного отжига; – позволяет снизить энергоемкость процесса нанесения двухслойного покрытия в 3-4 раза; – уменьшить вредное газовыделение из титановых сплавов при пиролитическом осаждении карбидохромового покрытия; – позволяет повысить адгезионную и когезионную прочность. Таким образом, предлагаемый способ позволит увеличить ресурс и надежность деталей ГТД из титановых сплавов.
Формула изобретения
1. Способ нанесения двухслойного износостойкого покрытия на титан и его сплавы, включающий нанесение подслоя металла и последующее нанесение износостойкого слоя карбида хрома пиролизом бисаренхроморганических соединений, отличающийся тем, что перед нанесением износостойкого слоя карбида хрома пиролизом бисаренхроморганических соединений наносят подслой из никеля или его сплавов толщиной 0,1-10 мкм. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подслой из никеля или его сплавов наносят пиролитическим разложением карбонила никеля Ni(CO)4 в вакууме или в среде инертного газа. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение карбонильного никеля или его сплавов и пиролитического карбида хрома осуществляют последовательно в одной реакционной камере. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подслой из никеля и его сплавов наносят гальваническим методом из сульфаматных электролитов.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
