[go: up one dir, main page]

SU1145051A1 - Method of obtaining diffusion coatings - Google Patents

Method of obtaining diffusion coatings Download PDF

Info

Publication number
SU1145051A1
SU1145051A1 SU823417737A SU3417737A SU1145051A1 SU 1145051 A1 SU1145051 A1 SU 1145051A1 SU 823417737 A SU823417737 A SU 823417737A SU 3417737 A SU3417737 A SU 3417737A SU 1145051 A1 SU1145051 A1 SU 1145051A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
pressure
coating
carried out
titanium
carbonitriding
Prior art date
Application number
SU823417737A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алиса Трофимовна Рева
Всеволод Григорьевич Горбач
Николай Афанасьевич Кулыба
Александр Викторович Бильченко
Original Assignee
Житомирский Филиал Киевского Ордена Ленина Политехнического Института
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Житомирский Филиал Киевского Ордена Ленина Политехнического Института filed Critical Житомирский Филиал Киевского Ордена Ленина Политехнического Института
Priority to SU823417737A priority Critical patent/SU1145051A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1145051A1 publication Critical patent/SU1145051A1/en

Links

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

СГОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ, включак ций титанирование при 10рО-1030 С в порошкообразной засыпке при пониженном давлении в течение 0,5-1 ч и последующее карбонитрирование, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  технологии обработки и повышени  микротвердости покрыти , титанирование провод т в среде четьфеххлористого , углерода при давлении 270-300 Па, а карбонитрирование осуществл ют в атмосфере азота с добавлением четыреххлористого углерода в количестве 1-2 г на 1 м обрабатываемой поверх{гости при давлении 270-300 Па. (Л СPURPOSES OF DIFFUSION COATINGS, inclusions titanation at 10pO-1030 C in powder filling under reduced pressure for 0.5-1 h and subsequent carbonitriding, characterized in that, in order to simplify the processing technology and increase the microhardness of the coating, titanation is carried out the medium is caffeine chloride, carbon at a pressure of 270-300 Pa, and carbonitriding is carried out in a nitrogen atmosphere with the addition of carbon tetrachloride in an amount of 1-2 g per 1 m processed over {guest at a pressure of 270-300 Pa. (Ls

Description

1 ел Изобретение относитс  к металлургии , а 1шенно к химико-термической ;обработке, в частности к процес сам получени  диффузионных покрытий из карбонитридов титана на твер дых сплавах, железе и стал х, и может быть использовано в инструментальной промышленности, порошковой металлургии, машиностроении. Известен способ осаждени  карбид ных покрытий на издели , заключающи с  в осаждении покрытий из карбида титана в вакууме из паров четыреххлористого титана и углеводорода, например толуола, в присутствии титановой губки при 900-1000 С, раз р жении 133-1330 Па l . Недостатками известного способа,  вл ютс применение водородсодержащих , взрывоопасных веществ, зн-ачительный их расход в результате непрерьшного протока через реакционную камеру, сложность оборудовани  дл  приготовлени  газов. Kpobfe того выход щие из рабочего пространства газы загр зн ют окружающую среду, забивают продуктами реакций форвакуумный насос и коммуникации. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ дис фузионного насыщени  металлов и сплавов, при котором покрытие из карбонитридов титана образуетс  при титанировании в вакууме при 500-1200 С в присутст вии губки титана и кислого фтористо го аммони  HF с последующей по дачей углеродсодержащего соединени  например керосина, в смеси с азотом и инертным газом, например аргоном. В результате на Ст. 3 образуетс  карбонитридный слой толщиной 0,20 ,6 мм микротвердостью 2.000 МПа 2 Однако данный способ характеризуетс  необходимостью применени  взрывоопасных углеводородов, инертного газа и порошкообразной засьшки кислого фтористого аммони , содержа щей водород, которым насыщаетс  покрытие . Цель изобретени  - упрощение технологии , обработки и повышение микротвердости покрыти . Поставленна  цель достигаетс  те что согласно способу получени  диффузионных покрытий, включающему тит нирование при 1000-1030 0 в порошкообразной засыпке при пониженном давлении в течение 0,5-1 ч и последующее карбонитрирование, титанирование провод т в среДе четыреххлористого углерода при давлении 270300 Па, а карбонитрирование осуществл ют в атмосфере азота с добавлением четыреххлористого углерода в количестве 1-2 г на 1 м обрабатываемой поверхности при давлении 270-300 Па. Процесс осуществл ют в замкнутом реакционном пространстве без протока углеводородов и хлоридов титана, без применени  взрывоопаеньпс и инертных газов и водородсодержащих засыпок путем последовательного ввода в контейнер, содержащий обрабатываемые издели  и титан, паров четыреххлористого углерода и азота. Используют отходы технического титана в виде порошка или мелкой стружки. Четыреххлористый углерод легкоиспар ема  жидкость, невзрывоопасен , негорюч, недорог, расход его незначителен. Пары четыреххлористого углерода ввод тс  в рабочее пространство наход щеес  при по1шженном давлении, в процессе нагрева они диссоциируют на углерод и хлор, которые участвуют в процессе образовани  хлоридов и карбонитридов титана. Кроме того, CCli одновременно  вл етс  хорошим дспассиватором поверхности обрабатываемг Х изделий. Образование покрыти  происходит в результате протекани  в контейнере химических реакций диссоциации, восстановлени , хлоридообразовани , диспропорционировани  хлоридов, карбонитрировани . Процесс проходит непрерывно в одном контейнере при 1000-1030°С, давлении 270300 Па, общей продолжительности 2-3 ч. Повышение температуры, увеличение количества вводимых паров СС1ф и повьшение давлени  сверх указанных приводит к ухудшению качества покрытий. Комплексное диффузионное - насыщение поверхности металлов и сплавов титаном, углеродом и азотом, отсутствие водорода, использование СС14 в качестве дополнительного источника углерода, позвол ет получить покрыти  высокой микротвердости, уменьшить или исключить обезуглероженную зону под покрытием, улучшить его 3 механические свойства и сцепление с подложкой. Способ осуществл ли на инструменте из твердых сплавов, детал х из железного порошка, детал х и инструменте из углеродистых и легированных сталей. Пример. В герметичный сталь ной трубчатый контейнер загружают многогранные неперетачиваемые режущие пластины из твердых сплавов Т15К6, ВК8 и измельченную стружку титана размером 2-4 мм. Контейнер помещают в нагретую до ЮОО-ЮЗО С камерную термическую печь, прогревают с одновременной откачкой при помощи форвакуумного насоса, воздуха и вьщел ющихс  из загрузки газов. По достижении 500 С через 15±5 мин прогрева насос отключат и в рабочее пространство контейнера ввод т пары СС1 до давлени  270-300 Па. После выдержки в течении 1 ч до полнительно ввод т СС14 в количест ве 1-2 г на 1 м обрабатываемой nor верхности до давлени  270-300 Па, затем провод т двухкратное заполне ние контейнера очищенным техническим азотом и выдерживают 0,5-1 ч. Азот поглощаетс  загрузкой и давле 14 ние восстанавливаетс  до прежней величины. В результате на поверхности твердосплавного инструмента образуетс  покрытие из карбонитридов титана толщиной 7-10 мкм Тикротвердостью 32 000 - 40 000 МПа и под слоем покрыти  отсутствует обезуглероженна  зона. Покрытие плотное, не скалываетс , имеет-хорошее сцепление с основой твердого сплава. Результаты металлографического и рентгеноструктурного анализов показывают, что покрытие состоит из двух фаз, фазы карбонитридов титана, расположенной на карбиде титана. На детал х из железного порошка пористостью 15% при тех же технологических режимах способ позвол ет получить покрытие из карбонитридов титана и твердого раствора титана в железе толщиной 160-170 мкм, с микротвердостью 1700-12 000 МПа, плавно измен ющейс  по глубине. Использование способа позвол ет упростить технологию нанесени  покрытий из карбонитридов титана на твердосплавный инструмент, детали из железного порошка, углеродистых и легированных сталей и повысить микротвердость покрытий.The invention relates to metallurgy, and 1 step to chemical-thermal treatment, in particular, to the processes of obtaining diffusion coatings from titanium carbonitrides on solid alloys, iron and steel, and can be used in the tool industry, powder metallurgy, and mechanical engineering. A known method for the deposition of carbide coatings on products involves the deposition of titanium carbide coatings in vacuum from titanium tetrachloride vapors and hydrocarbons, for example toluene, in the presence of a titanium sponge at 900-1000 ° C, decomposing 133-1330 Pa l. The disadvantages of this method are the use of hydrogen-containing, explosive substances, meaning their consumption as a result of the continuous flow through the reaction chamber, the complexity of the equipment for the preparation of gases. Kpobfe gases leaving the working area pollute the environment, clog the reaction pump and communications with reaction products. The closest in technical essence and the achieved result is the method of disfusion saturation of metals and alloys, in which a coating of titanium carbonitrides is formed during vacuum titanation at 500-1200 ° C in the presence of titanium sponge and ammonium hydrogen fluoride HF followed by carbonaceous compounds such as kerosene, mixed with nitrogen and an inert gas, such as argon. As a result, on Art. 3, a carbonitride layer with a thickness of 0.20, 6 mm and a microhardness of 2.000 MPa 2 is formed. However, this method is characterized by the need to use explosive hydrocarbons, inert gas and powdered ammonium fluoride containing hydrogen, which saturates the coating. The purpose of the invention is to simplify the processing technology and increase the microhardness of the coating. The goal is achieved by the fact that according to the method of obtaining diffusion coatings, including titration at 1000-1030 0 in powder filling at reduced pressure for 0.5-1 h and subsequent carbonitriding, titanation is carried out in carbon tetrachloride at a pressure of 270300 Pa, and carbonitriding is carried out in a nitrogen atmosphere with the addition of carbon tetrachloride in the amount of 1-2 g per 1 m of the treated surface at a pressure of 270-300 Pa. The process is carried out in a closed reaction space without the flow of titanium hydrocarbons and chlorides, without the use of explosives and inert gases and hydrogen-containing backfills, by sequentially entering into a container containing processed products and titanium, carbon tetrachloride and nitrogen vapors. Use waste technical titanium in the form of powder or small chips. Carbon tetrachloride, an easily evaporated liquid, is not explosive, incombustible, inexpensive, its consumption is negligible. Carbon tetrachloride vapors are introduced into the working space at a uniform pressure; in the heating process, they dissociate into carbon and chlorine, which are involved in the formation of titanium chlorides and carbonitrides. In addition, CCli is at the same time a good surface passivator for machining X products. The formation of the coating occurs as a result of chemical reactions of dissociation, reduction, chloride formation, disproportionation of chlorides, carbonitriding in the container. The process runs continuously in a single container at 1000-1030 ° C, a pressure of 270300 Pa, with a total duration of 2-3 hours. Increasing the temperature, increasing the number of injected CC1f vapors and increasing the pressure above the specified ones leads to deterioration of the coatings. Complex diffusion - saturation of the surface of metals and alloys with titanium, carbon and nitrogen, the absence of hydrogen, using CC14 as an additional carbon source, allows to obtain a coating of high microhardness, reduce or eliminate the decarburized area under the coating, improve its 3 mechanical properties and adhesion to the substrate. The method was carried out on a tool made of hard alloys, parts of iron powder, parts and tools of carbon and alloyed steels. Example. Multifaceted non-pivoting cutting plates made of hard alloys T15K6, BK8 and crushed titanium chips measuring 2-4 mm are loaded into a sealed steel tubular container. The container is placed in a chamber thermal furnace heated to YuOO-YuZO C, heated with simultaneous pumping out with the aid of a foreline pump, air and leaking gases. Upon reaching 500 ° C after 15 ± 5 minutes of warm-up, the pump is turned off and CC1 vapor is introduced into the working space of the container to a pressure of 270-300 Pa. After soaking for 1 h, CC14 is additionally added in the amount of 1-2 g per 1 m of the treated surface to a pressure of 270-300 Pa, then the container is filled twice with purified technical nitrogen and held for 0.5-1 h. Nitrogen is absorbed by the charge and the pressure is restored to its previous value. As a result, a coating of titanium carbonitrides of 7–10 µm thickness with a Ticking hardness of 32,000–40,000 MPa is formed on the surface of the carbide tool and there is no decarbonized zone under the coating layer. The coating is dense, does not cleave, has a good adhesion to the base of hard alloy. The results of metallographic and X-ray analysis show that the coating consists of two phases, the phase of titanium carbonitrides located on titanium carbide. On parts made of iron powder with a porosity of 15% under the same technological conditions, the method allows to obtain a coating of titanium carbonitrides and a solid solution of titanium in iron with a thickness of 160-170 microns, with a microhardness of 1700-12,000 MPa, which varies gradually in depth. The use of this method makes it possible to simplify the technology of coating titanium carbonitrides on carbide tools, parts made of iron powder, carbon and alloyed steels and increase the microhardness of the coatings.

Claims (1)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИФФУЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ, включающий титанирова ние при 1000-1030°С в порошкообразной засыпке при пониженном давлении в течение 0,5-1 ч и последующее карбонитрирование, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии обработки и повыше ния микротвердости покрытия, титани рование проводят в среде четыреххлористого, углерода при давлении 270-300 Па, а карбонитрирование осуществляют в атмосфере азота с добавлением четыреххлористого углерода в количестве 1-2 г на 1 мг обрабатываемой поверхности при давлении 270-300 Па.METHOD FOR PRODUCING DIFFUSION COATINGS, including titanation at 1000-1030 ° С in powder filling under reduced pressure for 0.5-1 hours and subsequent carbonitriding, characterized in that, in order to simplify the processing technology and increase the microhardness of the coating, titration carried out in a medium of carbon tetrachloride at a pressure of 270-300 Pa, and carbonitriding is carried out in a nitrogen atmosphere with the addition of carbon tetrachloride in an amount of 1-2 g per 1 g of the treated surface at a pressure of 270-300 Pa. (8 л(8 l 1 1145051 21 1145051 2
SU823417737A 1982-04-06 1982-04-06 Method of obtaining diffusion coatings SU1145051A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823417737A SU1145051A1 (en) 1982-04-06 1982-04-06 Method of obtaining diffusion coatings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823417737A SU1145051A1 (en) 1982-04-06 1982-04-06 Method of obtaining diffusion coatings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1145051A1 true SU1145051A1 (en) 1985-03-15

Family

ID=21004775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823417737A SU1145051A1 (en) 1982-04-06 1982-04-06 Method of obtaining diffusion coatings

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1145051A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР 2811996, кл. С 23 С 11/08, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР 515830, кл. С 23 С 9/02, 1976. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kulka et al. Trends in thermochemical techniques of boriding
US4793871A (en) Method of improving surface wear qualities of metal components
EP0299625B1 (en) Manufacture of corrosion resistant steel components
EP0551702B1 (en) Method of nitriding nickel alloy
US11192792B2 (en) Boronizing powder compositions for improved boride layer quality in oil country tubular goods and other metal articles
US6090223A (en) Chromium nitride film and method for forming the same
US5252145A (en) Method of nitriding nickel alloy
SU1145051A1 (en) Method of obtaining diffusion coatings
US6306225B1 (en) Process for producing wear-resistant boride layers on metallic material surfaces
CN101238236B (en) Ion nitriding method
CA2244248C (en) Process for producing wear-resistant boride layers on metallic material surfaces
US2892743A (en) Surface hardening of titanium
JPH076053B2 (en) Nitriding of steel workpieces under pressure
SU1089170A1 (en) Method for applying carbide coatings to the surface of products of low-carbon steels
Reynoldson Advances in surface treatments using fluidised beds
EP0059803B1 (en) A process for case hardening steel
JPS616265A (en) Surface hardening treatment
EP3684961B1 (en) Improved pre-treatment process of a surface of a metallic substrate
RU2156320C1 (en) Method of application of high-strength and wear- resistant coatings to articles made of refractory metals and their alloys
CA2998048A1 (en) Boronizing powder compositions for improved boride layer quality in oil country tubular goods and other metal articles
SU668978A1 (en) Method of carburisation of steel articles
SU1211336A1 (en) Method of using melt for sulfocyanic processing of components
JP2001098355A (en) Method for nitriding metallic material
JPS63286566A (en) Method for adhering diffused carbide coating substance to iron-carbon alloy product
SU779437A1 (en) Method of producing diffusion coatings