Метод активированного диффузионного насыщения в вакууме
В отделе разработаны технологии и установки для нанесения многоцелевых защитных, в частности, антикоррозионных и
эрозионноустойчивых покрытий на основе силицидов, боридов, карбидов, нитридов и окислов различных металлов, а также комбинированных
защитных пленок. Покрытия могут быть нанесены на изделия из тугоплавких металлов и сплавов, графита и углерод-углеродных
композиционных материалов, легированных и нелегированных сталей, чугунов и жаропрочных сплавов.
Разработчики: профессор Змий В.И. и ст. н.с. Руденький С.Г.
Микрофотографии образца УУКМ
исходный |
с покрытием |
Оборудование
Используется лабораторное и опытно-промышленное оборудование, позволяющее наносить покрытия на изделия, размеры которых вписываются в цилиндр Ф=300 мм и h = 400 мм. Обработка изделия производится в вакууме при давлениях 10-4…10-5 мм рт.ст. и температурах 1000…1300°С
Установка активированного диффузионного насыщения в вакууме для получения многоцелевых комплексных покрытий:
- высокотемпературных жаростойких на углеродных и металлических конструкционных материалах;
- износостойких и антикоррозионных на сталях;
- упрочняющих и твёрдых на режущим инструменте, бурах, подшипниках и др.
Используемое исследовательское оборудование:
- Рентгеноструктурный анализ - дифрактометр ДРОН-3,0;
- Металлографическое оборудование - металломикроскопы ММР-4, ММО-1600 с компьютерным обеспечением;
- Ультразвуковой диспергатор УЗДИ-2;
- Cпектральный анализ - спектрограф СП-30, МФС-8, спектропроекторДСП-1, микрофотометр МФ-2;
- Определение пористости методом гидростатического взвешивания;
- Подготовка образцов для экспериментов химическим методом.
Aктивированное диффузионное насыщение в вакууме
Данный метод отличается от широко известных диффузионных методов введением в вакуумную рабочую зону дозированного количества активаторов (на основе галогенидов металлов) и/или жидкофазных сред, что обеспечивает методу следующие преимущества:
- возможность получения чистых поверхностей;
- высокую скорость формирования покрытий - 10...100 мкм/час;
- высокую равномерность толщины покрытий на изделиях сложной конфигурации, в том числе, и на изделиях, имеющих резьбу или скрытые полости;
- высокую диффузионную прочность сцепления покрытий с подложкой (на уровне прочности основного металла);
- температура насыщения может быть снижена на 300°С по сравнению с неактивированным насыщением (для которого характерны значения температур 800°С...1300°С);
- возможность получения покрытий толщиной до 1000 мкм;
- безотходность и экологическая чистота производства.
Коррозионная стойкость стали 20 с защитными покрытиями при температуре 280°C и давлении 63 атм:
1- борохромированная сталь;
2-хромированная сталь;
3-исходная сталь;
4-борированная сталь.
Высокотемпературные |
Микрокамера и газораспределитель |
|
Лопатки турбин из |
Графитовые тигли |
Реальное использование метода нанесения многофункциональных защитных покрытий на конструкционных материалах, используемых в различных областях науки и техники, повысит работоспособность машин и механизмов, которые должны работать в условиях воздействия высоких температур, коррозионноактивных сред, эрозионного износа, активных сред и т.д.
| Марка графита | Состав защитного покрытия | Жаростойкость | |
|---|---|---|---|
| Температура испытания, °С | Время до разрушения, часы | ||
| АРВ | SiC+(W,Co)Si2 | 1500 | 15,0 |
| МПГ | SiC+(W,Co)Si2 | 1500 | 21,0 |
| УУМК | SiC+HfB2+MoSi2 | 1500 | 32,0 |
| МПГ | SiC+HfB2+MoSi2 | 1700 | 20,5 |
| АРВ | SiC+HfB2+MoSi2 | 1800 | 8,0 |
| АРВ | SiC+HfC+MoSi2+(ZrO2+SiO2) | 1800 | 6,0 |
| УУКМ | SiC+TiC+ HfB2+WSi2 | 1800 | 7,0 |
| УУКМ | SiC+TiC+ HfB2+WSi2 | 1950 | 1,0 |
