Расплав для нанесения покрытия на углеродные материалы

 

РАСПЛАВ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА УГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ на основе , отличающий с я тем, что, с целью увеличения толщины слоя, жидкотекучести и растворимости распла:ва при последующей промывке покрытий, он дополнительно содержит WOj и Na2Mo04 при следующем соотношении компонентов, мас.%: 4-5 WOj 0,5-8 Naj MoO Остальное О) с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) С 04 В 41 81

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

f10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЕНИЯ

4-5

0,5-8

Ос таль ное

МО3

Ыа МоО>

Ка ыо4 (21) 3694853/29-33 (22) 27.01.84 (46) 07.05.85. Бюл.Р 17 (72) С.Г.Якимов, Л.С.Ляхович, Г.Г.Панич и Л.М.Двоскин (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени технологический .институт им.С.N.Êèðîâà (53) 666.3.056(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 663764, кл. С 04 В 41/06, 1979.

2. Ляхович Л.С..и др. Многокомпонентные диффузионные покрытия.

Минск, "Наука и техника", 1974 с. 222 (прототип).

ÄÄSUÄÄ 354251 (54) (57) РАСПЛАВ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА УГЛЕРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ на основеNa>WO4, отличающий — с я тем, что, с целью увеличения толщины слоя, зидкотекучести и раст«1 воримости расплава при последующей промывке покрытий, он дополнительно содержит Ы05 и Иа Мо04 при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

1154251

W0

Nà МоО, Ыа,WO

4-5

0,5-8

Остальное

Изобретение относится к созданию покрытий на углеродных материалах, которые могут быть использованы для повышения износостойкости, для снижения потенциала электролитического 5 выделения водорода на графитовых электродах, а также как подложки для последукщей химико-термической обработки.

Известен расплав для электроосаж- 10 дения вольфрамовых покрытий, содержащий вольфрамат натрия, трехокись вольфрама и окись цинка (13.

Однако необходимость применения электрического тока усложняет аппара- 15 турное оформление процесса, требует затрат электроэнергии, не позволяет обрабатывать изделия сложной конфигурации из-за направленности потока осаждающихся частиц. БезэлекФролиэная обработка углеродных материалов в данном расплаве не приводит к образованию noKpblTHH

Наиболее близким к предлагаемому является расплав для безэлектролиз25 ного вольфрамирования металлических изделий, содержащий вольфрамат натрия и активные восстановители, например, силикокальций (2 1.

Однако обработка углеродных материалов, например, графита, в известном расплаве сопровождается формированием черезвычайно тонких (5 мкм) покрытий, рост которых со временем быстро замедляется, так как лимити- 35 рующим звеном процесса является диффузия углерода через образующийся карбидный слой к поверхности раздела покрытие-расплав. Кроме того, подобные расплавы вследствие про- 40 хождения химических реакций загрязняются оксидами кальция и кремния, иэ-за чего повышается вязкость, затрудняется.,извлечение изделий из расплава и их отмывка. 45

Целью изобретения является увеличение толщины слоя, жидкотекучести и растворимости расплава при последующей промывке покрытий.

Указанная цель достигается тем, 50 что расплав для нанесения покрытия на углеродные материалы на основе

Na МО, дополнительно содержит WO@ и

Иа МоО при следующем соотношении компонентов, мас.X: 55

Для приготовления расплава смешивают в любой последовательности обезвоженные компоненты, расплавляя их при температуре выше 700 С. Металлизацию углеродных материалов желательно проводить в керамических или кварцевых тиглях. Использование емкостей из жаропрочной стали допускается при обработке высокопористых марок графита (например, APB) Температура вольфрамирования должна быть не ниже 1000 С.

Результаты нанесения покрытий приведены в таблице.

Находящиеся в расплаве оксиды переходных металлов восстанавливаются углеродом изделия, в результате чего формируются пористые карбидные покрытия. Наличие пор в слое обеспе— чивает доступ расплава к углеродной поверхности и дальнейшее прохождение химических реакций. Выделяющаяся во время металлиэации иэделия окись углерода активно вентилирует расплав в порах покрытия и основы, ускоряя тем самым подвод новых порций ионов переходных металлов к углеродной поверхности. Поэтому металлизация графита в предлагаемых расплавах не сопровождается значительным затуханием скорости роста слоя. Проникновение расплава в поры графита и образование в них карбидной фазы вызывает формирование черезвычайно развитой поверхности раздела покрытие — основа, значительно улучшающей механическое сцепление слоя с углеродным пористым материа-. лом.

Использование предлагаемых рас" плавов приводит к формированию слоев, состоящих из карбида вольфрама (WC), легированных молибденом. Металлизация малопористых графитовых материалов, например, ИПГ-7, при температуре ниже 1050-1100 С в расплавах с малым содержанием молибдата натрия (таблица, пример 1) приводит к нестабильным результатам, что проявляется в возможности получения очень тонких покрытий или в отсутствии слоя после обработки. По-видимому, это связано с недостаточно развитой, а потому химически малоактивной поверхностью данных материалов.

Повышение температуры или использование высокопористых графитовых материалов увеличивает скорость роста

1154251 слоя и ликвидирует нестабильность процесса. Отчасти это связано с тем, что расплав начинает в большей степени продуваться окисью углерода, выделяющейся во время металлизации, которая, взаимодействуя с расплавом по реакции

УО, + СО = ИО + СО, (1) уменьшает содержание кислорода в ванне и возможность реакции

MC + ЗУОз= 4 WO +СО, (2) приводящей к разрушению карбидного покрытия. При содержании трехокисн вольфрама в расплаве менее 4% уменьшается скорость роста карбидного слоя (таблица, пример 4) вследствие уменьшения химической активности расплава. При содержании трехокиси вольфрама более 5% начинает интенсивно .протекать реакция (2), разрушающая покрытие (таблица, пример 5).

Повышение содержания в расплавах молибдата натрия приводит к легированию слоев молибденом, увеличению

Длительность от» мывки мин

Жидкотекучесть, мм

Обрабатываемьй

Толщина слоя,мкм

Состав расплава, мас.% материал

Hs вест HbM

8-10

МПГ-7

1 5-20

15-20

8-10

APB

1-2

3-5

35. APB

1-2

3-5

120

МПГ-7

ИЕГ-7

1-2

3-5

3-5

МПГ-7

МПГ-7

МПГ-7 200-300" 3-5 1-2

+ Формирование рыхлого покрытия с плохим качеством поверхности из-за появления большого количества макропор.

ВНИИПИ Заказ 2620/20 Тираж 605 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

"айИО 80-90+

Са8 110-20

По примеру

Жг110< 94,5+

NazМоО 0,5+

МО 5

2. Na W0 90,5+

+WOз 4,5 +

+Na МоО 5

3. Na@W0q 87 +

+W0, 5+

+Ба МоО 8

4. Na>WO< 97 +

+Ю, 3

5. Na WO+ 94 +

+ Й Оз 6

6. Na

+ЧО1 5+

+ Ла Мо04 10 скорости роста слоя, устраняет нестабильность процесса, снижает температуру обработки, позволяет использовать плотные углеродные материалы. При увеличении содержания молибдата натрия сверх 8% увеличивается количество и размеры пор покрытия, ухудшающие качество и шероховатость поверхности (таблица, при10 мер 6).

Предлагаемый расплав по сравнению с известным обладает повышенной жидкотекучестЬю (которую определяют по толщине налипшего расплава), обеспечивает свободное извлечение изделий из ванны, отмывается в кипящей воде в 3-6 раз быстрее. Кроме того, при использовании предлагаемых расплавов снижается их расход вследст20 вие уменьшения налипания на поверхность изделий.

Из таблицы видно, что предлагаемый.состав обеспечивает большую тол25 щину слоя, жидкотекучесть и растворимость расплава.