Sposob tvorby TiA13 difúznej vrstvy na titáne a jeho zliatinách

Číslo patentu: 249915

Dátum: 15.04.1987

Autori: Diko Pavel, Král Jozef, Ferdinandy Milan, Liska Dušan

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

MAD PIO WNÄLĽY A OBJIVY54 Spôsob tvorby TiAls diľüznei vrstvy na títáne a jeho zliatináchPodstata spôsobu vytvárania ochrannej difúznej vrstvy TiAls na titáne a titânových zliatinách, ktorá zvyšuje odolnosť voči korózii a oteru za zvýšených teplôt spočíva v tom, že na elektricky vodivý substrát tvorený titánom alebo titánovými zliatlnaml,ktorý tvorí katodu v~ iónovom piátovacom systéme, sa pôsobí plrazmou tvorenou inertným plynom a paramí hliníka za zniženého tlaku z intervalu 10- až 102 Pa, za tým sa ďalej substrát z titánu a titánových zliatin s vrstvou hliníka ohreje v zariadeni na tepelné spracovanie v ochrannej atmosfére na teplotu z intervalu 600 °C až 655 C po dobu minimálne 1 hodiny.V súčasnosti sa tvoria TiAla vrstiev realizuje difúziou hliníka do titánu a jeho zliatin, pričom vrstva hliníka sa vytvára napr. galvanickými metódami alebo mechanickým plätovaním hliníkových fólii a podobne.Nevýhodou doteraz používaných spôsobov je, že nezaručujú požadovanú čistotu povrchu podkladu, čo je príčinou zhoršeného priebehu diiúzie hliníka do titánu a jeho zliatin a nedokonalého vytvárania diiúznej vrstvy TiAls.Uvedené nedostatky rieši spôsob podľa vynálezu, ktoreho podstatou je, že na elektricky vodivý substrát tvorený titänom alebo titánovou zliatinou, ktorý tvorí katódu v iónovo plátovacom systéme, sa pôsobí plazmou tvorenou ineriným plynom a parami hliníka za zníženého tlaku z intervalu 10 až 102 Pa, za tým sa ďalej substrat z titánu a titánových zliatin s vrstvou hliníka ohreje v zariadeni na tepelné spracovanie v ochrannej atmosfére na teplotu z intervalu 600 °C až 6455 °C po dobu minimálne 1 hodiny. Katöda je na zápornom potenciáli 0 až 10 kV oproti vákuovej komore. Vzhladom na vákuové podmienky a kontinuálne čistenie povrchu substrátu vo výboji inertného plynu, počas nanášanie vrstvy hliníka sú vytvorené vhodné podmienky pre následnú difüziu hliníka do substrátu pri difúznom žíhaní mimo väkuovej komory, niektorým z bežných postupov difúzneho žíhania V klasických peciach pre tepelné spracovanie.Týmto spôsobom podľa vynálezu v povrchovej vrstve titánu alebo jeho zliatin,vzniká vrstva tvorená TiAls a tuhým roztokom hliníka v titäne.vrstva TiAla vytvorená podľa vynálezu na titáne alebo jeho zliatinách je dokonale priľnavä, s mikrotvrdosťou 14 000 až 16 000 N..m 1 n 2, ďalej znižuje koeficient trenia v porovnaní so zliatinaml z titánu »o 400 a opotrebeníe zisťované metódou merania hmotnostného úbytku o 800 9/). Skúškami za vysokých teplôt bolo zistené, že vrstva TiAlz dlhodobo odoláva -oxidácii na vzduchu pri teplotách do 900 °C.Proces vytvárania TiAls vrstvy podľa vynalezu prebieha v dvoch etapách. V prvej etape prebieha vytváranie Al vrstv-y na substrate, v druhej etape prebieha difúzne žíhanie substrátu s Al vrstvou mimo vákuovú komoru v ochrannej atmosfére žíhacej pece.Keďže difúzia Al do titanu alebo jeho zliatin je závislá aj od legúr, ktoré daný substrát obsahuje, preto sú príklady prevedenia vynálezu popísané z tohto hľadiska. V prvom príklade je uvedený spôsob prípravy vrstvy TiAls na titánovej zliatine 0 T 4-1,ktorá je legovaná Al a Mn a v druhom priklade na titánovej zliatine VTS-l, ktorá je egovaná Al, Mo, Cr a Si, kedy difüzia Alv porovnaní s OTIł-i prebieha ťažšie a preto musia byť podmienky žíhaniia iné.Výber možno objasniť podla nasledujúcích príkladovPred samotným procesom vytvárania Al vrstvy na titánovej zliatine OT 4-1 sa vákuová komora zariadenia pre iónové plátovanie odčerpe na tlak rádove 105 Pa. Al je odparovaný pomocou elektrónového lúča, čo zabezpečuje vysokú rýchlost rastu Al vrstvy a oproti odparovaniu z odparovanéhwo zdroja tiež vyššiu kinetickú energiu odparoVaných Al častíc. V tomto prípade odpareniu Al pomocou elektrônového lúča prechádza tzv. čistenie ako aj zároveň ohrev substrátu v Ar výboji, ktorý prebieha nasledujúco Cez napúšíací ventil do vákuovej komory je pripúšťaný Ar na tlak 2 Pa. Po dosiahnutí tohto tlaku je v nasledujúcim kroku nastavené na substráte zaporné napätie 2,5 kV oproti uzemnenej váknovej komore. Prostredníctvom regulácie napätia na substráte sa pri daných parametroch vytvoria také podmienky výboja v Ar, »aby sa počas 15 minút povrch substratu odplynil, ďalej z jeho povrchu sa odstránili tenké oxidické filmy a zároveň sa substrát ohrial na teplotu minimálne 200 °C. Ak sú dosiahnuté uvedené podmienky, potom sü splnené všetky požiadavky pre prilnavost Al vrstvy a jej difúzie do titánovej zliatiny 0 T 4-1.V ďalšom kroku je Al odparovaný pomocou elektrönového lúčia pri tlaku 1. 104 Pa a jeho výkone minimálne 2 kW. Rýchlosť rastu Al vrstvy pri výkone 2 kW a vzdialenosti substrátu od odparovača približne 20 centimetrov, je cca 2,0 m . min 1. Počas odparovania Al je povrch substrátu nadalej kontinuálne bombardovaný ionizovanými častlcami Ar. Hrúbka takto nanášanej vrstvy A 1 závisí od požadovanej hrúbky výslednej difúznej vrstvy TiAls, pričom bežne požadované hrúbky sú cca 10 Hl. Po skončení odparovania Al a v-ychladnuti sa substrát vyberie z vákuovej komory.V ďalšej etape sa takto hliníkom upravený substrát z titánovej zliatiny DT 4-1 difúzne žíha v ochrannej atmosfére (napríklad v Ar žíhacej pece pri teplote 600 °C po dobu 1 hodiny. Týmto spôsobom vzhladom k predúprave povrchu substrátu čistenie V Ar výhoji a velkej rýchlosti rastu Al vrstvy na takto očistenom a ohriatom povrchu substrátu sú vytvorené podmienky pre difúznu Al do jeho povrchu a následnej reakcie medzi Ti a A 1 za vzniku tvrdej oteruvzdornej a žiaruvzdornej vrstvy TiAls.P r í k l a d 2 V druhom príklade príprava vrstvy TÍAISsú uvedené podmienky vytvorenia TiAl 3 vrstvy na titánovej zliatine TV 3-1. Proces čiste 249915nia povrchu substrátu v Ar výboji a odparenia Al vrstvy je zhodný s podmienkami uvedenými v~ prikladu č. l. Rozdiel je V režime žíhanía substrátu z VT 3-1 mimo vákuovú komoru, pričom teplota žíhania je 655 °C a doba žíhlania minimálne 2 hodiny.Vyššie uvedené vlastnosti vrstiev TiAls predurčujú použitie predmetov z titánu alebo jeho zliatin povrchovo upravených podľa vynálezu, napr. v prostredí floridov, imorskej vody a tiež na konštrukčné spoje v kombinácii s hlinikom bez nebezpečie vzniku tzv. titán-ového zvaru pri zvýšených prevádzkových teplotách. Titan sa vyznačuje veľkou náchyinosťou k zadieraniu, a preto jeho povrch je potrebne upraviť, najmä ak má byt použitý na pohybové mechanizmy,napr. v textilnon) priemysle, strojárenskom a chemickom priemysle a podobne.Spôsob tvorby TiAls difúznej vrstvy na titáne a jeho zliatinách vyznačený tým, že na elektricky vodivý substrát tvorený titánom alebo titánovými zliatinami, ktorý tvorí katódu v iônovo plátovacom systéme sa pôsobí plyazmou tvorenou inertným plynom a pa rami hliníka za zníženého tlaku z intervalu 10 až 102 Pa, za tým sa ďalej substrát z titánu a titánových zliatin s vrstvou hliníka ohreje v ochrannej atmosfére na teplotu z intervalu 600 °C až 655 C po dobu minimálne 1 hodiny.

MPK / Značky

MPK: C23C 14/30, C23C 10/08, C23C 14/48

Značky: spôsob, tia13, vrstvy, titáne, difúznej, zliatinách, tvorby

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/3-249915-sposob-tvorby-tia13-difuznej-vrstvy-na-titane-a-jeho-zliatinach.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Sposob tvorby TiA13 difúznej vrstvy na titáne a jeho zliatinách</a>

Podobne patenty