справочник (550668), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Основные недостатки таких покрытий связаны со слабой адмзией покрытия с подложкой, отслаиванием и растрескнванием покрытий, развитием коррозии под защитным покрытием при недостаточном сцеплении. В табл. 6.90 приведены также способы нанесения, материалы и защитные свойства неметаллическнх покрытий. Жаростойкие металлические и неметаллические покрытия используют для защиты деталей энергетического оборудования, испытывающих воздействие окислительной среды при высоких температурах (табл. 6.92). Экономическая эффективность применения покрытий должна удовлетворять соотношению [15] 100 — (1- — ) -100 — >0, иг (.п лс С! С где Ьт — увеличение срока службы конструкции, годы; т — срок службы конструкции, годы; Š— стоимость замены конструкции; С вЂ” стоимость материалов конструкции; ЛС вЂ” добавочная стоимость мероприятий по нанесению покрытий.
Ниже приведены основные способы получения покрытий и дана их краткая характеристика. Вакуумная металлизация с индукционным нагревом нспаряемого металла (ВИМ) отличается от вакуумной металлизацин с радиационным шпревом более эффективным использованием электроэнергии, однако приходится защищать индуктор от нспвряемых металлов с температурой плавления более 1000 С. Возникает проблема выбора материала для тигля.
Вакуумная металлизация с радиационным нагревом испаряемого металла (ВРМ) осуществляется в камере с остаточным давлением не более 0,0133 Па. Пары легкоплавких металлов или сплавов, осаждаясь иа насыщаемый материал, образуют покрьпие. Вакуумная металлизация с электронно-лучевым ншревом (ВЭМ) позволяет испарять тугоплавкне металлы, располагаемые в медном водоохлаждаемом цилиндре. Все разновидности вакуумной металлизации (ВРМ, ВИМ, ВЭМ) для получения всестороннего покрытия требуют вращения обрабатываемой детали и подогрева ее для лучшего сцепления покрытия с подложкой.
Диффузионное насыщение в виброкнпящем слое (ДВКС) проводят в специальных установках с вибрирующим контейнером, в которые загружают твердые частицы и детали. В случае азотирования в нагретый контейнер подают аммиак. Прямоточное диффузионное насыщение кз газовых смесей (ДГП) имеет две разновидности. В первом варианте через печную камеру с диффундирующим элементом или его сплавом пропускают галогенид водорода, галоиды или их смеси с водородом или нейтральными газами.
Образующиеся при нагреве галогеннды диффунднрующего элемепга потоком газа переносятся во вторую камеру, где расположены нагретые насыщаемые детали. Отработавшая газовая смесь удаляется в атмосферу или в лучшем случае нейтрализуется.
При втором варианте в первую камеру установки заружают готовые галогениды или гидрилы диффундирующего элемента, через которые пропускают водород или нейтральные газы (аргон, азот). 458 В о й и о О Ю О Ы 3 ~в Ь ао й <Ч $7 ЯО х= 459 б ЮЪ Ъ Ъ МЪ Ю ь о о 3~ 8о р О~ 1 + > 1~ ф ~Т ЙЪЪ О 1 Р М„. + дг 1 + +8 д~,. ~оф е 1 Ъ'Ъ дО1 ~~ о„ +" о -Р Х сч + + ф сч + оф ф) ЪЪЪЪ 6 М'О ,„Ю" й+ Циркуляционное диффузионное насыщение нз газовых смесей (ДГЦ).
В замкнутой рабочей камере установки отсутствуют нейтральные (балластные) составляющие газовой смеси. Перенос днффундирующего элемента на обрабатываемые детали осуществляется в результате обратимых химических реакций. По сравнению с порошковым и прямоточным способами насыщения циркулвционное является более производительным, безвредным и экономичным. Диффузионное насыщение в кипящем слое (ДКС). Псевдоожиженная среда в тигле печи получается в результате продувки газом засыпки, состоящей нз твердых мелких частиц (например, коруида).
Продуваа соответствующие газы, в кипицем слое проводят цементацию или нитроцементацню стальных изделий. Продувая смесь аргона с йодом через слой, состоящий нз порошка оксида алюминия н кремния (1О 5ь), получают силицидное покрытие на молибдене.
Диффузионное насыщение нз порошковых смесей с активаторами (ДПО). Герметизированные контейнеры с обрабатываемыми деталами, засыпанными порошковой смесью, зарухпнот в печь для изотермической выдержки. Порошковая смесь состоит из диффундирующего элемента нлн сплава на его основе, порошка шамота или оксида алюминия. В качестве акпваторов в количестве 1-7 % (мас.) добавляют галогеннды аммония, чаще хлористый аммоний, которые значительно ускоряют процесс диффузионного насыщения вследствие обрззования субгалогенндов диффундирующего элемента.
Разновидностью диффузионного насыщения из порошковых смесей является ДПМ. Источником диффундируюшего элемента в этом случае является его окснд. В состав смеси входят восстановитель — алюминий — и аативатор. Во избежание пере~рева для поглощения теплоты алюмотермической реакции восстановления в смесь вводят балластную добавку в виде порошка оксида алюминия. Диффузионное насыщение нз легированных металлических расплавов (ДРМ). Протравленные и промытые изделия после небольшой выдержки в слое флюса погружают на некоторое время в расплав. После охлаждения на воздухе для ответственных изделий проводат диффузионный отжиг при 950-! 000 С. Диффузионное насыщение нз расплавов солей (ДРС).
В расплав, состоящий из смеси солей хлористого бария и натрия, добавляют диффундирующнй элемент и его галогениды. Во время изотермической выдержки деталей прн 1000-1200 С происходит диффузионное насыщение (например, хромнрование). Диффузионное насыщение из суспензий шликерным способом (ДШ) заключается в том, что суспензию наносят окраской, окунанием илн пульверизацией на хорошо очищенные поверхности деталей, а после сушки нв воздухе отжигают в вакууме, аргоне илн в воздушной атмосфере. Температура и время отжига в печах определяют толщину диффузионного покрытия. Суспензию приготовлюат из тонких порошков днффундирующнх элементов и органического (жидкого) связующего. Диффузионное насыщение из паст (ДЭП) отличается от шликерного способа высокой производительностью вследствие скоростного электронирева ТВЧ поверхности обрабатываемой детали, на которую нанесен слой пасты.
Пасту прнготовлаот из тонких порошков днффундирующего элемента, флюса (например, крнолита) н связующего (например, гидролнзированного зтнлсиликата). В состав различных паст входят, как правило, галоидные соединения, которые активизируют диффузионное насыщение.
462 Электролизное диффузионное насыщение из расплавов солей (ДЭС) основано на пропусканни постоянного тока через расплав соли. Обрабатываемая деталь является катодом, а графитовый электрод нли тигель печи — анодом. В результате протекающих в ванне электролизных процессов диффузионное насыщение иитенсифицируется. Наиболее разработанным является способ электролнзного борирования в расплаве буры. Ионное легирование, или имплантация (ИЛ), поверхности возможно при больших энергиях бомбардирующнх ионов. Ускорители, дающие пучки ионов бора с энергией в несколько сот килоэлекронвольт, позволшот получить глубину имплантации в кремний всего 1 мкм.
Для более тяжелых ионов и больших глубин нмплшгшции требуются более мощные ускорители. Можно «вбивать» атомы любого элемента в любой материал. Ионная хнмико-термическая обработка (ИХТО) — прогрессивный способ азотироваиня, цементации, нитроцементации, силицирования, аяитирования и т. д. в ионизированных газовых средах. В специальных установках все поверхности обрабатываемых деталей (катодов) бомбардируются попами диффундирующнх элементов в плазме тлеющего разряда, в результате чего происходит очистка, разогрев и диффузионное насыщение деталей.
Для высокотемпературных процессов (цемеитацня, силицирование и др.) вводят дополнительный радиационный нагрев деталей. В результате автоматизированного управления процессом получается диффузионное покрытие высокого качества. Конденсация покрытия при ионной бомбардировке (КИБ) осуществляется в специальных установках («Булат», «Пусю> и др.). После ионной очистки обрабатываемой поверхности (катода) распыленные злектродугой частицы металла соединяются с подаваемым в успь новку газом (например, азотом) и осаждаются на изделие (например, в аиде ингрида титана). Композиционные электролитические покрытия (КЭП) отличаются от обычных гальванических тем, что содержат мелкие твердые частицы (до 100 мкм), придающие покрытию износостойкие или аитифрнкционные свойства. В электролит вводят карбиды, нитриды, бориды, оксиды, сульфнды н другие часпацы в зависимости от назначения покрытия.
Лазерное поверхностное легирование (ЛПЛ) позволяет осуществлать локальную химико-термическую обработку при скоростном нагреве поверхности лазерным лучом. Диффундирующий элемент в виде порошка, составлшощей пасты или гальванического покрытия наносится на обрабатываемую поверхность детали нли поступает нз окружающей ее газовой среды. Электролитическое осаждение металлов (ОЭГ), нли гальваническое покрытие. Перед нанесением гальванического покрытия поверхность детали необходимо тщательно очистить (обезжирить и протравить). Плотность тока на поверхности катода (детали), температура и состав электролита обеспечивают заданное качество покрытия. Гальваническим способом можно осаждать не только металлы, но и сплавы. Плакнрование листами металла (ПЛ) осуществляют на прокатных станах при соответствующей подготовке плакируемой поверхности.
Полимерные листы приклеивают к защищаемой стальной поверхности. Плакирование намоткой (ПН) производят на специальных станках, используя металлическую нли полимерную ленту. Плазменное напыление покрытий (ПНП) отличается большой производительностью и универсальностью, так как в плазменную высокотемпературную струю аргон«, направленную на обрабатываемую поверхность изделия, можно вводить смеси порошков любых тугоплавкнх материалов. Однако и плазменные покрытия имеют значительную пористость (около 10 4А). 463 Детонационный способ (СД) позволяет получить беспористые покрытия на наружных поверхносшх изделий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
