способ нанесения покрытий из кристаллического бора

Формула изобретения

Способ нанесения покрытий из кристаллического бора на металлические материалы, включающий осаждение бора на поверхность материала, отличающийся тем, что осаждение бора осуществляют путем электроискрового переноса материала электрода, причем электрод выполняют из кристаллического бора, предварительно нагретого до температуры красного каления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нанесению покрытий из сверхтвердых материалов и может быть использовано для повышения износоустойчивости деталей технологического оборудования.

Известны способы нанесения боридов и кристаллического бора: электрофоретический, плазменное напыление и наплавка, детонационный, осаждение из газовой и паровой фаз [1,2]. Недостатками данных способов являются сложность аппаратурного оформления, обязательное наличие во многих случаях контролируемой и даже агрессивной среды, большая длительность процесса, высокие температуры - до 1500 К, значительная пористость полученного покрытия. Нередко твердость полученного покрытия меньше твердости кристаллического бора, так как во всех вышеназванных способах, за исключением детонационного, покрытие образуется не из кристаллического бора, а композиционное, состоящее из бора и (или) его соединений материала основы [1,2].

Прототипом предлагаемого способа является способ осаждения бора из газовой фазы [3] , сущность которого состоит в том, что на вольфрамовую проволоку, нагретую до температуры 1373-1473 К с помощью прямого пропускания тока, осаждается бор путем восстановления его из трихлорида бора в среде водорода по реакции 2 ВСl₃ + 3 Н₂ = 2 В + 6 НСl. Образующееся покрытие имеет кристаллическую структуру.

Предлагаемое решение отличается от известного тем, что осаждение бора осуществляется путем электроискрового переноса материала электрода, причем электрод выполняют из кристаллического бора, предварительно нагретого до температуры красного каления.

Сущность способа заключается в следующем: упрочняемую электропроводящую деталь (катод) размещают в держателях - токопроводах электрод из бора, нагретый до температуры 600-800^oC, например, в муфельной печи, помещают в вибратор-анод, подают напряжение и производят замыкание. В процессе возникающего искрового разряда кристаллический бор переносится на упрочняемое изделие. Нагрев боридного электрода необходим только до начала искрового процесса. После возникновения электроискрового разряда температура анода поддерживается проходящим током.

Способ иллюстрируется нижеприведенным примером исполнения. Процесс электроискрового нанесения кристаллического бора осуществлялся на установке "Элитрон-52А" на мягких режимах и на различных материалах подложки, а именно: сталь 3, Ti, Ni, Nb. В качестве электрода-анода использовался кристаллический бор, предварительно нагретый до температуры красного каления, затем процесс осуществлялся обычным для ЭИЛ способом. На всех металлах было получено покрытие из кристаллического бора, толщина которого монотонно изменялась с мощностью искрового разряда. Микротвердость полученных покрытий достигала 40 ГПа.

Литература:

1. Ляхович Л.С., Воронин Л.Г. Борирование стали. - М.: 1967 г.

2. Самсонов Г.В., Эпик А.П. Тугоплавкие покрытия. - М.: 1973 г.

3. Вишняков Л.В., Грудина Т.В., Кадыров В.Х. и др. Справочник. Композиционные материалы. Киев: Наукова думка, 1985 г., с. 212.