PL170190B1 - Sposób wytwarzania kompozytowych warstw powierzchniowych - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania kompozytowych warstw powierzchniowych, w którym nagrzewa się przedmiot obrabiany w wyładowaniu jarzeniowym umieszczony w reaktorze z próżnią dynamiczną do określonej temperatury i prowadzi się proces azotowania w mieszaninie wodoru H2 i azotu N2 pod ciśnieniem w określonym czasie i po uzyskaniu warstwy azotku wprowadza się donor tytanu lub prowadzi się proces w mieszaninie wodoru H2 i azotu N2 oraz donoru tytanu pod ciśnieniem w określonym czasie, znamienny tym, ze jako donor tytanu stosuje się tetraisopropoksytytan o wzorze sumarycznym Ti (OC3H7)4 w ilości od 2 do 10% objętościowych, przy czym warstwę kompozytową uzyskuje się poprzez wytworzenie na podłożu azotowanym warstw tlenowęgloazotku tytanu Ti (OCN).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozytowych warstw powierzchniowych w mieszaninie gazowej na wyrobach stalowych z aktywacją elektryczną środowiska gazowego.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 147847 sposób wytwarzania dyfuzyjnych warstw powierzchniowych na metalach w wyładowaniu jarzeniowym polega na wprowadzeniu do komory roboczej określonego związku chemicznego na przykład chlorku boru w procesie borowania jarzeniowego Iub mieszaniny N2 + H2 w procesie azotowania jarzeniowego. Następnie przedmiot obrabiany w procesie borowania ogrzewa się do temperatury 800°C w warunkach wyładowania jarzeniowego i przetrzymuje się w określonym czasie, przy ciągłym przepływie gazu przez komorę i odpowiednim ciśnieniu, wytwarzając warstwę borków żelaza Fe2B. W przypadku wytwarzania warstw kompozytowych po procesie azotowania jarzeniowego, dostarcza się do komory roboczej pary czterochlorku tytanu o wzorze TiCl4 w mieszaninie z wodorem H2 i azotem N2 wytwarzając warstwę azotku TiN.

Niedogodnością takiego sposobu jest zastosowanie atmosfer chlorkowych i obecność chlorowodoru w gazach wylotowych.

Sposób według wynalazku polega na tym, że jako donor tytanu stosuje się tetraisopropoksytytan o wzorze sumarycznym Ti (OC3H7)4 w ilości od 2 do 10% objętościowych, przy czym warstwę kompozytową uzyskuje się poprzez wytworzenie na podłożu azotowanym warstwy tlenowęgloazotku tytanu Ti (OCN).

Zgodnie z wynalazkiem uzyskano obniżenie temperatury procesu wytwarzania warstwy powierzchniowej i wyeliminowanie chlorowodoru w gazach wylotowych, co upraszcza konstrukcję urządzenia. Ponadto wytworzone warstwy posiadają znaczną twardość, odpowiednią odporność na korozję, odporność na zużycie przez tarcie i dobrą przyczepność do podłoża.

Stosowanie sposobu według wynalazku jest przedstawione w przykładzie wykonania poniżej.

W komorze roboczej reaktora umieszcza się przedmiot obrabiany stanowiący próbki stali 33H3MF, po czym zamyka się komorę roboczą i odpompowywuje powietrze do uzyskania ciśnienia rzędu 3 hPa w próżni dynamicznej t.j. przy ciągłym przepływie gazu przez komorę roboczą. Następnie nagrzewa się próbki do temperatury 520°C w wyładowaniu jarzeniowym i przeprowadza się podczas procesu azotowania jarzeniowego w mieszaninie wodoru H2 oraz azotu N 2, po czym dostarcza się pary tetraisopropoksytytanu o wzorze Ti (OC3H7)4 w ilości od 2 do 10% objętościowych. Czas procesu azotowania zawarty jest w zakresie od 2 do 6 h, w zależności od żądanej grubości warstwy azotowanej, zaś czas dostarczania mieszaniny par Ti (OC3H7)4 z wodorem H2 i azotem N2 - około 2 h od momentu rozpoczęcia dozowania tetraisopropoksytytanu. Następnie po wyłączeniu aktywacji elektrycznej mieszaniny gazowej w warunkach wyładowania jarzeniowego obróbki studzi się obrabiany przedmiot w komorze roboczej.

Warstwa kompozytowa typu warstwa azotowana oraz tlenowęgloazotek tytanu Ti (OCN) otrzymana sposobem według wynalazku na stali 33H3MF posiada twardość powierzchniową około 1900 HV 0.05 i grubości około 60 gm dla warstwy dyfuzyjnej azotowanej oraz grubości około 10 gm dla warstwy tlenowęgloazotku tytanu Ti (OCN). Warstwy kompozytowe uzyskuje się w jednym procesie poprzez zmianę atmosfery gazowej z mieszaniny wodoru H2 oraz azotu N2 w procesie azotowania na mieszaninę wodoru H2 i azotu N 2 oraz tetraisopropoksytytanu Ti (OC3H7H w procesie wytwarzania warstwy tlenowęgloazotku tytanu Ti (OCN), bądź w oddzielnych procesach azotowania w mieszaninie wodoru H2 i azotu N2 i następnie wytworzenie warstwy tlenowęgloazotku tytanu Ti (OCN) metodą tzw. PACVD tj. chemicznego osadzenia z fazy gazowej z aktywacją elektrycznego środowiska gazowego.

170 190

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania kompozytowych warstw powierzchniowych, w którym nagrzewa się przedmiot obrabiany w wyładowaniu jarzeniowym umieszczony w reaktorze z próżnią dynamiczną do określonej temperatury i prowadzi się proces azotowania w mieszaninie wodoru H2 i azotu N2 pod ciśnieniem w określonym czasie i po uzyskaniu warstwy azotku wprowadza się donor tytanu lub prowadzi się proces w mieszaninie wodoru H2 i azotu N2 oraz donoru tytanu pod ciśnieniem w określonym czasie, znamienny tym, że jako donor tytanu stosuje się tetraisopropoksytytan o wzorze sumarycznym Ti (OC3H7)4 w ilości od 2 do 10% objętościowych, przy czym warstwę kompozytową uzyskuje się poprzez wytworzenie na podłożu azotowanym warstw tlenowęgloazotku tytanu Ti (OCN).