Способ нанесения металлическогопокрытия ha рабочую поверхностьлитейной формы
Союз Советских
Социалистических
Реслублик
О П И С А Н И Е (846092
ИЗО6РЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.04.79 (21) 2756385/22-02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М Кл
В 22 D 27/18
В 22 С 3/00
Гасударственный комитет (53) УДК 621.746..58 (088.8) Опубликовано 15.07.81. Бюллетень №26
Дата опубликования описания 25.07.81 йо делан изобретений и аткрнтий (72) Авторы изобретения
С. П. Серебряков, В. А. Руденко, А. М. Сержан!гов и А. А. Баскаков
Рыбинский авиационный технологический институт
I (7i ) Заявитель
4 — / (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ
НА РАБОЧУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ
Изобретение относится к ма шиностроению, а именно к производству литых деталей и заготовок из тугоплавких металлов, химически активных к материалу формы.
Известны способы нанесения металлических покрытий газофазным осаждением при пиролизе газообразных карбонилов металлов. В процессе пиролиза соединений с двумя и более нелетучими компонентами, каким является карбонил вольфрама, вместе с металлом на поверхности осаждается определенное количество углерода. Обеспечение необходимого сцепления металлического покрытия с поверхностью достигается повышением температуры подложки (1).
Однако при этом интенсифицируется процесс пиролиза карбонила на значительном расстоянии от нагретой поверхности, а про- 1$ дукты разложения плохо сцепляются с подложкой или уносятся из зоны реакции прежде, чем произойдет осаждение. Предотвращения этого добиваются снижением давления в реакционной зоне.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ нанесения покрытий из металлов на рабочую поверхность форм, включающий пропускание газовой смеси через поры формы, в котором предусматривается в целях улучшения качества покрытия пропускание через поры нагретой формы карбонилов металлов. Носителем паров карбонилов является инертный газ. Формирование покрытия на поверхности формы осуществляется за счет реакции термического разложения карбонилов при соприкосновении газовой смеси с разогретой до 700 С литейной формой (2) .
Недостатком известного способа является то, что при пропускании карбонила вольфрама через корундовые формы для изготовления титановых отливок разложение его происходит с образованием в покрытии углерода, загрязняющего поверхностные слои отливок. Неравномерность толщины покрытия на поверхностях, различно ориентированных относительно оси газового потока, приводит к появлению возможности химического взаимодействия тугоплавких металлов с материалом формы. В результате растет величина и загрязненность поверхностных слоев отливок, которые необходимо удалять механической обработкой
Цель изобретения — снижение загрязненности пироуглеродом металлического
846092 покрытия при одновременном повышении его равномерности на различных поверхностях формы для повышения качества отливок из тугоплавких металлов, преимущест-. венно титана.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу нанесения покрытия из металла на рабочую поверхность формы процесс пиролиза карбонила вольфрама ведут в оптимальных условиях под давлением и температуре, т.е. пиролиз всдут, поддерживая давление в полости формы 5—
25 мм рт. ст.а температуру формы — 340—
360 С.
Технология способа состоит в следующем.
Твердый карбонил вольфрама помещает-. ся в герметичный испаритель с независимым нагревателем и подогревается до 130 С, что обеспечивает давление пара в полости испарителя 110 мм. рт. ст. Испаритель стальной трубой — паропроводом — соединяется непосредственно с полостью формы. На паропрово <е устанавливается запорный вентиль, . 20 позволяющий регулировать скорость истечения паров карбонила вольфрама. Форма помещается в вакуумной камере и снабжается индивидуальным нагревателем. Газ из вакуумной камеры отсасывается насосом.
Скорость откачки камеры при давлении
25 мм рт. ст. 0,3 дм /с. После откачки до давления 1 — 2 мм рт.ст. форму подогревают до рабочей температуры (340 — 360 С), и открывают вентиль на паропроводе. Регулируя степень открытия вентиля, устанавливают необходимое давление в форме (например по ртутно-образному манометру) и проводят осаждение покрытия в течение фиксированного промежутка (при непрерывно работающем вакуумном насосе) времени. Причем удельный расход вводимого в форму карбонила вольфрама регулируют так„чтобы давление в полости формы при условии одновременной откачки продуктов пиролиза с постоянной скоростью находилось в пределах 5 — 25 мм рт.ст. При повышении давления в полости формы сверх
25 мм рт.п.наблюдаются неодинаковая толщина вольфрамового Покрытия на участках
40 рабочей поверхности формы с различной пространственной ориентацией относительно направления потока паров карбонила вольфрама и местные выделения сажистого углерода на внутренней поверхности покрытия. При снижении давления в полости формы ниже 5 мм рт.ст. наблюдаются проникновение вольфрама внутрь формовочного материала, что уменьшает долю вольфрама, полезно используемого для формирования защитного покрытия на рабочей поверхности формы, и потери вольфрама в ви45
Формы с вольфрамовым покрытием заливают сплавом ВТ-5 на вакуумной плавильде паров неразложившегося карбонила вольфрам а. 55
Результаты измерения толщины загрязненного слоя отливок приведены в таблице.
Толщина загрязненного слоя, мм, на поверхности отливок, полученных в формах с фольфрамовым покрытием, нанесенным при остаточном давлении, мм рт. ст.
Контрольная точка на поверхности
Отливки, з
0,4
0,2
0,4
0,4
0,3
0,4
0,4
0,2
0,4
0,5
0,4
0,2
3,6
0,4
0,5
0,5
0,4
0,4
0,7
0,5
0,8
0,9
0,6
l,5
0,7
0,7
0,9
0,4
0,3
0,4
0,7
1 4
0,7
0,6
0,4
0,4!
0,4
0,2
0,4
Средняя толщина
0,62
0,67
0,41
Среднее квадратное отклонение
0,251
0,195
0,277
Из таблицы следует, что отливки, полученные в формах с защитным покрытием, которое наносилось при давлении 5 — 25 мм рт. ст., характеризуются наименьшей средней толщиной загрязненного слоя и наименьшей дисперсией отклонений толщины загрязненно-заливочной установке. На полученных отливках измеряют толщину загрязненного слоя на различных участках поверхности, соприкасающихся в процессе заливки и кристаллизац ии с рабочей поверхностью формы.
Контрольные точки для оценки равномерности вольфрамового покрытия расположены в форме под углом 90, 180 и 270 относительно оси газового потока. Равномерность покрытия оценивается по величине загрязненности поверхностных слоев отливок.
846092
Формула изобрегения
Составитель В. Николаев
Редактор.М. Погориляк Техред А. Бойкас Корректор С. Корниенко
Заказ 5329/17 Тираж 869 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР
Ло делам изобретений и о1крытий
113035, Москва, 3(— 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного слоя на различных участках поверхности от среднего значения.
Это позволяет считать, что при остаточном давлении 5 — 25 мм рт.ст, получается наиболее равномерное по толщине защитное покрытие на участках рабочей поверхности, различно ориентированных относительно направления потока паров, причем это покрытие обладает лучшим комплексом защитных свойств.
Применение предлагаемого способа в промышленности позволяет за счет уменьшения 10 загрязненного поверхностного слоя, подлежащего удалению механической обработкой, повысить коэффициент использования металла на 10 — 15% и снизить трудоемкость изготовления деталей из литых заготовок на
5 — 10 /.
Способ нанесения металлического покрытия на рабочую поверхность литейной формы, включающий нагрев формы, заполнение полости парообразным карбонилом металла и его фильтрациючерез стенки формы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения загрязнения металлического покрытия пироуглеродом и неравномерности толщины покрытия, повышения качества отливок из тугоплавких металлов, в качестве парообразного карбонила металла вводят пары карбонила вольфрама с удельным расходом, обеспечивающим давление в полости формы 5 — 25 мм рт. ст.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
I. Самсонов Г. В. и Эпик А. П. Тугоплавкие покрытия. М., «Металлургия», 1973, с. 357 — 363.
2. Авторское свидетельство СССР № 480495, кл. В 22 D 27/20, В 22 D 19,/00.
1974.
