×
10.08.2013
216.012.5d55

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА СИСТЕМЫ Ti-Al

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к получению износо-, ударо-, тепло-, трещино- и коррозионностойких покрытий и может быть использовано в машиностроении для повышения надежности и деталей машин и инструмента. Обрабатываемую деталь размещают в вакуумной камере установки, содержащей плазменный источник с накальным катодом и два электродуговых испарителя в виде катодов из алюминия и титана, расположенных в одной плоскости напротив друг друга. Осуществляют ионную очистку поверхности детали плазменным источником с накальным катодом и ионную очистку электродуговым испарителем в среде инертного газа при нагреве поверхности до температуры 300-350°C. Наносят на поверхность детали нижний слой титана посредством титанового катода. Наносят слой на основе нитрида интерметаллида системы Ti-Al посредством двух катодов. Наносят слой на основе интерметаллида системы TiAl посредством двух катодов. Нанесение слоев покрытия осуществляют при ассистировании плазменным источником с накальным катодом. При нанесении слоя на основе интерметаллида изменение его фазового состава осуществляют путем изменения расположения обрабатываемой детали в вакуумной камере. Технический результат: повышение однородности состава покрытия. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области машиностроении, в частности к получению износо-, ударо-, тепло-, трещино- и коррозионностойких покрытий, и может быть использовано для повышения надежности и долговечности широкого ассортимента деталей машин и инструмента.

Известен способ нанесения нанокомпозитного однослойного покрытия Ti1-xAlxN на установке вакуумного напыления типа «Квант» с помощью магнетрона с составной мишенью из сплава титана (57 ат.%) и алюминия (43 ат.%) диаметром 120 мм, работающего от источника постоянного тока, оснащенного системой защиты от микродуг. Для получения покрытия со столбчатой структурой нагрев образцов в вакуумной камере перед напылением и поддержание температуры в процессе напыления покрытия осуществляется с использованием молибденового нагревателя, с глобулярной структурой - дополнительной подачи постоянного потенциала смещения Us=-200 В на нагретые до температуры 623 К подложки (см. В.П. Сергеев, М.В. Федорищев, А.В. Воронов, О.В. Сергеев, В.П. Яновский, С.Г. Псахье. Трибомеханические свойства и структура нанокомпозитных покрытий Ti1-xAlxN // Известия Томского политехнического университета. 2006. Т.309. №2. С.149-153).

Недостатком известного способа является то, что процесс распыления составной мишени наиболее чувствителен к изменению технологических параметров процесса. При отклонении от последних может неконтролируемо изменяться скорость распыления легкоплавкого элемента Al, входящего в состав в мишени, что приведет к не повторяемости свойств покрытия и мишени, неконтролируемому изменению свойств осаждаемого покрытия.

Известен способ нанесения износостойкого покрытия на основе нитрида или карбонитрида титана, содержащего алюминий и легирующий компонент молибден. Покрытие наносят вакуумно-плазменным методом двумя противоположно расположенными составными катодами, содержащими титан и алюминий, и размещенным между ними составным катодом, содержащим титан и молибден TiAlMoN (патент РФ №2269596, МПК С23С 14/06, 10.02.2006).

Недостатком известного аналога является использование составных катодов: во-первых необходимость изготовления составных катодов, во-вторых процентное соотношение Ti и Al будет постоянно, и его невозможно будет менять в ходе процесса напыления.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является способ получения износостойкого покрытия, включающий очистку поверхности инструмента и вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия с использованием реакционного газа. Помещают инструмент в вакуумную камеру установки, оснащенной магнетронами, электродуговыми испарителями и нагревателем, проводят очистку поверхности в три этапа, на первом - в тлеющем разряде при бесконтактном нагреве поверхности инструмента нагревателем до 100°C, на втором - в плазме магнетронного разряда, на третьем - проводят ионную очистку электродуговым испарителем в среде инертного газа, нагревая поверхность инструмента на 300-350°C. Затем на подложку наносят нижний слой титана электродуговым испарителем титанового катода в среде инертного газа и чередующиеся слои из двухкомпонентного нитрида титана и трехкомпонентного нитрида титана и алюминия в газовой смеси инертного и реакционного газов. Первым наносят слой нитрида титана, а последним - слой нитрида титана и алюминия. Слои нитрида титана получают магнетронным распылением титановой мишени, а слои нитрида титана и алюминия получают при одновременном электродуговом испарении алюминиевого катода и магнетронном распылении титановой мишени (патент РФ №2429311, МПК С23С 14/06, 20.09.2011). Данный способ принят за прототип.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является неравномерность толщины покрытия на изделиях сложной формы, малая скорость роста покрытия, отсутствие возможности формирования покрытия нужного состава.

Технический результат и задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - формирование различных интерметаллидных фаз в покрытии, равномерность толщины покрытий на деталях сложной формы, за счет ассистирования процесса напыления плазменным источником с накальным катодом, нанесения покрытия двумя электродуговыми испарителями из титана и алюминия.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в способе получения износостойкого покрытия, включающий размещение обрабатываемой детали в вакуумной камере установки, содержащей плазменный источник с накальным катодом и два электродуговых испарителя в виде катодов из алюминия и титана, расположенных в одной плоскости напротив друг друга, ионную очистку поверхности детали плазменным источником с накальным катодом, ионную очистку электродуговым испарителем в среде инертного газа при нагреве поверхности до температуры 300-350°C, нанесение на поверхность детали нижнего слоя титана посредством титанового катода, нанесение слоя на основе нитрида интерметаллида системы Ti-Al посредством двух катодов, нанесение слоя на основе интерметаллида системы Ti-Al посредством двух катодов, при этом нанесение слоев покрытия осуществляют при ассистировании плазменным источником с накальным катодом, а при нанесении слоя на основе интерметаллида изменение его фазового состава осуществляют путем изменения расположения обрабатываемой детали в вакуумной камере.

Кроме того, согласно изобретению в качестве слоя на основе интерметаллида системы Ti-Al может быть слой из фазы TiAl.

Кроме того, согласно изобретению в качестве слоя на основе интерметаллида системы Ti-Al может быть слой из фазы Ti3Al.

Кроме того, согласно изобретению в качестве слоя на основе интерметаллида системы Ti-Al может быть слой из фазы TiAl3.

На фигуре изображена схема реализации способа получения покрытия на основе интерметаллида системы Ti-Al. Схема содержит подложку 1, электродуговые испарители (катоды Ti и Al) 2, аноды 3, источник ионов газа 4, вакуумную камеру 5, источники питания 6. А так же приведены зоны образования определенного фазового состава: А) Ti3Al, Б) TiAl, В) TiAl3.

Пример конкретной реализации способа

В вакуумной камере устанавливают обрабатываемые детали по кольцевой траектории, например обрезные матрицы из инструментальной стали Р6М5. Затем в камере создают рабочее давление, равное 2·10-4 мм рт.ст. На первом этапе проводят ионную чистку плазменным источником с накальным катодом в среде Ar, при этом детали нагреваются до температуры 300…350°C. Очистку проводят в течение 30 минут. Далее проводят ионную очистку электродуговым испарителем в среде инертного газа при нагреве поверхности до температуры 400…450°C. Далее в среде инертного газа при том же давлении наносят первый слой из Ti дуговым испарителем с титановым катодом для лучшей адгезии в течение 5 минут. Следующий слой на основе нитрида интерметаллида системы Ti-Al наносят в среде реакционного газа азота при давлении 6·10-4 мм рт.ст. Формирование нитрида интерметаллида системы Ti-Al происходит при одновременном распылении двух дуговых испарителей с титановым и алюминиевым катодами, расположенными в одной плоскости противоположно друг другу. Следующим наносят покрытие на основе интерметаллида системы Ti-Al в среде инертного газа Ar при давлении 2·10-3 мм рт.ст.

Итак, заявляемое изобретение позволяет наносить покрытия на основе интерметаллида системы Ti-Al (TiAl, Ti3Al, TiAl3) необходимого фазового состава, получать покрытия толщиной до 100 мкм с однородным составом по всему объему и равномерным по всей поверхности детали независимо от ее конфигурации.


СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДА СИСТЕМЫ Ti-Al
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 13.
10.12.2014
№216.013.0cd0

Способ локальной обработки материала с эффектом полого катода при ионном азотировании

Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности, для поверхностного упрочнения материалов. Способ азотирования стальной детали в плазме тлеющего разряда включает катодное распыление, вакуумный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534697
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0da1

Способ локальной обработки материала с эффектом полого катода при ионном азотировании

Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения материалов. Способ азотирования стальной детали в плазме тлеющего разряда включает размещение стальной детали и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534906
Дата охранного документа: 10.12.2014
10.12.2014
№216.013.0da2

Способ локальной обработки материала при азотировании в тлеющем разряде

Изобретение относится к области термической и химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения материалов. Способ азотирования стальной детали в плазме тлеющего разряда включает размещение стальной детали и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534907
Дата охранного документа: 10.12.2014
27.07.2015
№216.013.688f

Способ упрочнения поверхности титановых сплавов в вакууме

Изобретение относится к области термической, химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности. Способ упрочнения поверхностей деталей из титановых сплавов включает азотирование с последующим отжигом. Азотирование деталей проводят в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558320
Дата охранного документа: 27.07.2015
10.09.2015
№216.013.7784

Способ модификации поверхности изделий из титановых сплавов в вакууме

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей двигателей, работающих в условия износа, в медицине и других отраслях промышленности. Способ модификации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562185
Дата охранного документа: 10.09.2015
10.09.2015
№216.013.7786

Способ модификации поверхности изделий из титановых сплавов в тлеющем разряде

Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титановых сплавов, и может быть использовано при изготовлении деталей двигателей, работающих в условия износа. Способ модификации поверхности изделий из титановых сплавов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002562187
Дата охранного документа: 10.09.2015
25.08.2017
№217.015.a7d5

Способ азотирования в плазме повышенной плотности

Изобретение относится к области плазменной химико-термической обработки поверхности деталей и может быть использовано в авиадвигателестроении для повышения эксплуатационных свойств деталей, работающих при циклических нагрузках, а также позволяет интенсифицировать процесс азотирования. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611251
Дата охранного документа: 21.02.2017
25.08.2017
№217.015.a851

Способ азотирования деталей в тлеющем разряде на различную глубину азотированного слоя

Изобретение относится к области химико-термической обработки и может быть использовано в машиностроении и других областях промышленности для поверхностного упрочнения материалов. Способ азотирования стальной детали в тлеющем разряде с обеспечением на упомянутой детали участков с различной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611248
Дата охранного документа: 21.02.2017
25.08.2017
№217.015.a9bf

Способ высокотемпературного азотирования изделий из титановых сплавов

Изобретение относится к области плазменной химико-термической обработки поверхности деталей и может быть использовано в авиадвигателестроении. Способ азотирования изделий из титанового сплава в тлеющем разряде включает вакуумный нагрев изделий из титанового сплава в тлеющем разряде в плазме...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611607
Дата охранного документа: 28.02.2017
26.08.2017
№217.015.e141

Способ азотирования титановых сплавов в тлеющем разряде

Изобретение относится к машиностроительной промышленности, а именно к химико-термической обработке поверхности изделий из титанового сплава и может быть использовано для повышения эксплуатационных характеристик изделий. Способ азотирования изделий из титановых сплавов в тлеющем разряде включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625518
Дата охранного документа: 14.07.2017
Показаны записи 1-10 из 115.
20.02.2013
№216.012.28a8

Высокоскоростная магнитоэлектрическая машина с вертикальным валом

Изобретение относится к области электротехники и электромашиностроения и может быть использовано в высокоскоростных магнитоэлектрических машинах. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в расширении функциональных возможностей высокоскоростных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475928
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.03.2013
№216.012.3136

Ультрамелкозернистые алюминиевые сплавы для электротехнических изделий и способы их получения (варианты)

Изобретение относится к области получения алюминиевых сплавов и может быть использовано для изготовления изделий электротехнического назначения. Для повышения механической прочности и электрической проводимости в алюминиевых сплавах системы Al-Mg-Si формируют два типа ультрамелкозернистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478136
Дата охранного документа: 27.03.2013
27.04.2013
№216.012.3ae4

Способ изготовления антифрикционного слоя вкладышей подшипников скольжения

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к созданию поверхностного слоя с особыми свойствами на металлических изделиях типа тел вращения с помощью обкатки, выглаживания, дорнования или виброобработки, и может быть использовано для изготовления и ремонта вкладышей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480637
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.40f8

Износостойкий композиционный материал с эвтектическим инфильтрантом

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к композиционным материалам для вставок буровых шарошечных долот. Композиционный материал содержит каркас из карбида титана и инфильтрант - сплав эвтектического состава с краевым углом смачивания менее 90°, содержащий кобальт 12-20%; хром...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482202
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.06.2013
№216.012.50ca

Способ получения ультрамелкозернистой заготовки лопатки гтд из титановых сплавов

Изобретение относится к области металлургии, а именно к деформационно-термической обработке титановых сплавов, и может быть использовано в авиадвигателестроении при получении заготовок лопаток газотурбинных двигателей (ГТД). Способ получения заготовки лопатки ГТД с ультрамелкозернистой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486275
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.08.2013
№216.012.6195

Образец для испытания диффузионного соединения листовых заготовок на сдвиг, способ его изготовления и испытания

Изобретение относится к испытательной технике. Образец содержит две соединенные внахлест пластины, образующие диффузионное соединение и имеющие совмещенные с ними накладки, расположенные с противоположных от соединения сторон. Сумма толщин первой пластины и совмещенной с ней первой накладки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490613
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.696e

Способ определения экологического состояния водоемов

Измеряют гидробиологические показатели - индекс сапробности по Пантле и Букку в модификации Сладечек. Одновременно измеряют гидрохимические показатели - водородный показатель, химическое потребление кислорода, концентрация растворенного кислорода и электропроводность. Рассчитывают сводный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492641
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.6e77

Матрица для высадки многогранных деталей

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении многогранных деталей типа гаек. Матрица для высадки этих изделий содержит корпус, в который запрессованы последовательно расположенные коническая вставка с многогранным отверстием и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493930
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.10.2013
№216.012.78d6

Матрица для высадки многогранных деталей

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении многогранных деталей типа гаек. Матрица содержит корпус, в который запрессована промежуточная втулка. В упомянутую втулку запрессована цилиндрическая вставка с многогранным отверстием, в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496596
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7a5d

Способ изготовления моноблочного лопаточного диска

Изобретение может быть использовано при изготовлении моноблочного лопаточного диска (блиска), преимущественно, для ротора газотурбинного двигателя. Получают лопатку с выступом, параметры которого обеспечивают присоединение к диску посредством линейной сварки трением. На лопатке выполняют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496987
Дата охранного документа: 27.10.2013
+ добавить свой РИД