ІФТТМТ
Інститут фізики твердого тіла, матеріалознавства та технологій
НАН України

Метод активованого дифузійного насичення у вакуумі


У відділі розроблені технології й установки для нанесення багатоцільових захисних, зокрема, антикорозійних і ерозійностійких покриттів на основі силіцидів, боридів, карбідів, нітридів і окислів різних металів, а також комбінованих захисних плівок. Покриття можуть бути нанесені на вироби з тугоплавких металів і сплавів, графіту й вуглець-вуглецевих композиційних матеріалів, легованих і нелегованих сталей, чавунів і жароміцних сплавів.

Розробники: професор Змій В.І. і ст. н.с. Руденький С.Г.


Мікрофотографії образца УУКМ

образец УУКМ

вихідний

 вуглець-вуглецеві

з покриттям


Устаткування

комплексні покриття

Використовується лабораторне й дослідно-промислове обладнання, що дозволяє наносити покриття на вироби, розміри яких уписуються в циліндр Ф=300мм і h = 400мм. Обробка виробу здійснюється у вакуумі при тисках 10-4…10-5мм рт.ст. і температурах 1000…1300°С

Установка активованого дифузійного насичення у вакуумі для одержання багатоцільових комплексних покриттів:

  • високотемпературних жаростійких на вуглецевих й металевих конструкційних матеріалах;
  • зносостійких і антикорозійних на сталях;
  • зміцнюючих і твердих на різальному інструменті, бурах, підшипниках й ін.

Використовуване дослідницьке обладнання:
  • Рентгеноструктурний аналіз - дифрактометр ДРОН-3,0;
  • Металографічне обладнання - металомікроскопи ММР-4, ММО-1600 з комп'ютерним забезпеченням;
  • Ультразвуковий диспергатор УЗДІ-2;
  • Cпектральный аналіз - спектрограф СП-30, МФС-8, спектропроектор ДСП-1, мікрофотометр МФ-2;
  • Визначення пористості методом гідростатичного зважування;
  • Підготовка зразків для експериментів хімічним методом.

Aктивоване дифузійне насичення у вакуумі

Цей метод відрізняється від широко відомих дифузійних методів введенням у вакуумну робочу зону дозованої кількості активаторів (на основі галогенідів металів) і/або рідко-фазних середовищ, що забезпечує методу наступні переваги:

  • можливість одержання чистих поверхонь;
  • високу швидкість формування покриттів - 10...100мкм/год.;
  • високу рівномірність товщини покриттів на виробах складної конфігурації, у тому числі, і на виробах, що мають різьблення або сховані порожнини;
  • високу дифузійну міцність зчеплення покриттів з підкладкою (на рівні міцності основного металу);
  • температура насичення може бути знижена на 300°С у порівнянні з неактивованим насиченням (для якого характерні значення температур 800°С...1300°С);
  • можливість одержання покриттів товщиною до 1000 мкм;
  • безвідходність і екологічна чистота виробництва.


Корозійна стійкість

Корозійна стійкість сталі 20 із захисними покриттями при температурі 280 ° C і тиску 63 атм:
1- борохромірованная сталь;
2-хромована сталь;
3-вихідна сталь;
4- борована сталь.


молібденові нагрівач

Високотемпературні
молібденові нагрівачі
із захисним покриттям
на основі
дісіліцида молібдену

 газорозподільник

Мікрокамера і газорозподільник
для ракетних двигунів
малої тяги з ніобієвого сплаву
з високотемпературним
антикорозійним покриттям
лопатки турбін

Лопатки турбін з
ніобієвого сплаву
з комплексним
високотемпературним
покриттям

 графітові тиглі

Графітові тиглі
з комплексним
високотемпературними
покриттями

Реальне використання методу нанесення багатофункціональних захисних покриттів на конструкційні матеріали, використовуваних у різних галузях науки й техніки, підвищить працездатність машин і механізмів, які повинні працювати в умовах впливу високих температур, корозійоноактивних середовищ, ерозійного зношування, активних розплавів і ін.

Марка графіту Сполука захисного покриття Жаростійкість
Температура випробування, °С Час до руйнування, години
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
go to ISSPMT