PL197104B1 - Sposób wytwarzania kompozytowych warstw powierzchniowych - Google Patents

Abstract

Sposób według wynalazku, w którym przedmiot obrabiany umieszczony w komorze roboczej nagrzewa się w wyładowaniu jarzeniowym w warunkach próżni dynamicznej do określonej temperatury i prowadzi proces azotowania w mieszaninie wodoru i azotu, po czym do komory roboczej wprowadza się przez określony czas tetraizopropoksytytan w mieszaninie z azotem i wodorem wytwarzając warstwę kompozytową typu warstwa azotowana +Ti(N,C,O), znamienny tym, że bezpośrednio po przerwaniu dozowania tetraizopropoksytytanu wytworzoną warstwę kompozytową wygrzewa się w warunkach wyładowania jarzeniowego w temperaturze do 500°C w próżni dynamicznej przy ciśnieniu gazu reaktywnego w zakresie 2-10 hPa, przy czym podczas wygrzewania jako gaz reaktywny stosuje się mieszaninę wodoru i azotu lub tylko azot, lub wodór, lub metan.

Description

RZECZPOSPOLITA

POLSKA

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 197104 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 353290 ^{(51) Int.Cl.}

C23C 8/80 (2006.01) C23C 8/48 (2006.01) C23C 8/06 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 09.04.2002 (54)

Sposób wytwarzania kompozytowych warstw powierzchniowych (73) Uprawniony z patentu:

Politechnika Warszawska,Warszawa,PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:

20.10.2003 BUP 21/03 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

29.02.2008 WUP 02/08 (72) Twórca(y) wynalazku:

Tadeusz Wierzchoń,Warszawa,PL Jerzy Robert Sobiecki,Warszawa,PL Paweł Mańkowski,Warszawa,PL (74) Pełnomocnik:

Jerzy Woźnicki

Sposób według wynalazku, w którym przedmiot obrabiany umieszczony w komorze roboczej nagrzewa się w wyładowaniu jarzeniowym w warunkach próżni dynamicznej do określonej temperatury i prowadzi proces azotowania w mieszaninie wodoru i azotu, po czym do komory roboczej wprowadza się przez określony czas tetraizopropoksytytan w mieszaninie z azotem i wodorem wytwarzając warstwę kompozytową typu warstwa azotowana +Ti(N,C,O), znamienny tym, że bezpośrednio po przerwaniu dozowania tetraizopropoksytytanu wytworzoną warstwę kompozytową wygrzewa się w warunkach wyładowania jarzeniowego w temperaturze do 500°C w próżni dynamicznej przy ciśnieniu gazu reaktywnego w zakresie 2-10 hPa, przy czym podczas wygrzewania jako gaz reaktywny stosuje się mieszaninę wodoru i azotu lub tylko azot, lub wodór, lub metan.

PL 197 104 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozytowych warstw powierzchniowych typu warstwa tlenowęgloazotku tytanu na azotowanym podłożu metalicznym.

Znany jest z polskiego opisu patentowego 170190 sposób wytwarzania kompozytowych warstw powierzchniowych, w którym przedmiot obrabiany umieszczony w komorze roboczej nagrzewa się w wyładowaniu jarzeniowym w warunkach próżni dynamicznej do określonej temperatury i prowadzi proces azotowania w mieszaninie wodoru i azotu. Następnie do komory roboczej wprowadza się przez określony czas tetraizopropoksytytan w mieszaninie z azotem i wodorem wytwarzając warstwę kompozytową typu warstwa azotowana +Ti(N,C,O). Tak wytworzona na podłożu metalicznym kompozytowa warstwa powierzchniowa posiada wysoką twardość, dobrą odporność korozyjną, odporność na zużycie przez tarcie oraz dobrą przyczepność do podłoża.

Sposób według wynalazku, w którym przedmiot obrabiany umieszczony w komorze roboczej nagrzewa się w wyładowaniu jarzeniowym w warunkach próżni dynamicznej do określonej temperatury i prowadzi proces azotowania w mieszaninie wodoru i azotu, po czym do komory roboczej wprowadza się przez określony czas tetraizopropoksytytan w mieszaninie z azotem i wodorem wytwarzając warstwę kompozytową typu warstwa azotowana +Ti(N,C,O), polega na tym, że bezpośrednio po przerwaniu dozowania tetraizopropoksytytanu wytworzoną warstwę kompozytową wygrzewa się w warunkach wyładowania jarzeniowego w temperaturze do 500°C w próżni dynamicznej przy ciśnieniu gazu reaktywnego w zakresie 2-10 hPa, przy czym podczas wygrzewania jako gaz reaktywny stosuje się mieszaninę wodoru i azotu lub tylko azot, lub wodór, lub metan.

Według wynalazku warstwa kompozytowa wytwarzana jest w procesie jednostopniowym, to jest w jednym zabiegu technologicznym realizowanym poprzez zmianę skł adu atmosfery gazowej w trakcie przebiegu procesu. Taki sposób realizacji procesu powoduje podczas wygrzewania wzrost w strefie wierzchniej warstwy Ti(N,C,O) zawartości azotu lub węgla, przy jednoczesnym zmniejszeniu zawartości tlenu, co wpływa znacząco na polepszenie właściwości użytkowych tzn. wzrost twardości o około 150 jednostek HV, wzrost odporności korozyjnej oraz odporności na zuż ycie przez tarcie, w porównaniu do warstwy wytworzonej bez koń cowego wygrzewania.

Wynalazek objaśniony jest poniżej w przykładzie realizacji.

W komorze roboczej reaktora umieszczono przedmioty obrabiane, stanowią ce detale ze stali 33H3MF. Po zamknięciu komory roboczej wytworzono wewnątrz ciśnienie rzędu 3 hPa w warunkach próż ni dynamicznej, to jest przy cią g łym przepł ywie gazu przez komorę roboczą . Następnie detale nagrzewano w wyładowaniu jarzeniowym. Proces azotowania jarzeniowego prowadzono w mieszaninie wodoru i azotu, po czym dostarczano do komory roboczej pary tetraizopropoksytytanu -Ti(OiC3H7)4 - w ilości od 2 do 10% objętościowych. Czas procesu azotowania wynosił 3 h, czas dostarczania mieszaniny par Ti(OiC3H7)4 z wodorem i azotem 2 h. Następnie przerwano dozowanie par Ti(OiC3H7)4 i realizowano proces obróbki w mieszaninie azotu i wodoru w temperaturze 500°C w warunkach wyładowania jarzeniowego przy ciś nieniu w komorze roboczej rzędu 4 hPa. Po upływie 1 h wygrzewania wyłączono zasilacz napięciowy i studzono obrabiane detale w przepływie gazów roboczych. Wytworzona warstwa kompozytowa posiadała twardość powierzchniową rzędu 2100 HV 0,05, to jest o około 150 jednostek większą, niż bez końcowego wygrzewania w plazmie azotowo-wodorowej. Grubość warstwy była rzędu 70 μm, w tym warstwy azotowanej 65 μm oraz około 5 μm warstwy tlenowęgloazotku tytanu posiadającego w strefie wierzchniej warstwy o grubości 2 μm zwiększoną zawartość azotu. Powoduje to wzrost odporności korozyjnej o około 15% i wzrost odporności na zużycie przez tarcie o około 20% tak obrabianych detali w porównaniu do warstwy kompozytowej bez wygrzewania w plazmie azotowowodorowej, dzięki wytworzeniu w strefie wierzchniej warstwy Ti(N,C,O) drobnoziarnistej i jednorodnej struktury azotku tytanu. Równie korzystne parametry charakteryzujące obrobione detale uzyskano prowadząc proces wygrzewania w atmosferze metanu lub wodoru. W wyniku wygrzewania w warunkach wyładowania jarzeniowego w atmosferze metanu wzrastała zawartość węgla w strefie wierzchniej warstwy Ti(N,C,O), zaś poprzez wygrzewanie w atmosferze wodoru zwiększała się zawartość azotu przy jednoczesnym obniżeniu zawartości węgla i tlenu.

PL 197 104 B1

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób według wynalazku, w którym przedmiot obrabiany umieszczony w komorze roboczej nagrzewa się w wyładowaniu jarzeniowym w warunkach próżni dynamicznej do określonej temperatury i prowadzi proces azotowania w mieszaninie wodoru i azotu, po czym do komory roboczej wprowadza się przez określony czas tetraizopropoksytytan w mieszaninie z azotem i wodorem wytwarzając warstwę kompozytową typu warstwa azotowana +Ti(N,C,O), znamienny tym, że bezpośrednio po przerwaniu dozowania tetraizopropoksytytanu wytworzoną warstwę kompozytową wygrzewa się w warunkach wyładowania jarzeniowego w temperaturze do 500°C w próżni dynamicznej przy ciśnieniu gazu reaktywnego w zakresie 2-10 hPa, przy czym podczas wygrzewania jako gaz reaktywny stosuje się mieszaninę wodoru i azotu lub tylko azot, lub wodór, lub metan.