Технология нанесения пиролитического карбидохромового покрытия (ПКХП)
Образцы изготавливались в лаборатории ООО "Отон" на промышленной установке "Хром-1М"
(рис.1а); принципиальная схема представлена на рис.1б)
|
Рис.1
Установка состоит из следующих частей:
(1) датчики контрольно-измерительной системы; (2) емкость для металлоорганического
соединения (МОС); (3) дозатор; (4,13) – системы термостатирования сжатым воздухом,
управления движением и вакуумная, соответственно; (5) термостатированный паропровод;
(6) электропечь; (7) камера металлизация; (8) изделие; (9) кассета;
(10) – шлюзовой механизм; (11) загрузочная камера; (12,14) механизмы перемещения
изделия и перегрузочный; (15) конденсатор; (16) азотная ловушка;
(17) пульт управления
|
Таблица 1. Служебные характеристики установки
параметр | установки покрытия поверхности труб | "Хром–1М" |
внешний | внутренний |
внутренний диаметр камеры, мм | 50 | 100 | 206 |
высота (длина) камеры металлизации, мм | 150 | 1500 | 240 |
макс. габариты покрываемого изделия, мм [диаметр][длина][высота] | [30][1500][-] | [50][2500][-] | [-][180][200] |
производительность установки, деталей в смену | 10-15 | 10-15 | 20-100 |
скорость перемещения изделия или нагревателя, мм/мин | 600-900 | 200-900 | - |
остаточное давление в системе, Па | 1,33-13,3 | 1,33-13,3 | 1,33-13,3 |
установочная мощность, кВт | 3 | 3,5 | 3 |
макс. габариты установки, мм [длина][ширина][высота] | [3000][2000][1000] | [4000][2000][1500] | [2000][1000][1500] |
|
1. Технологические режимы нанесения пиролитического карбидохромового покрытия
В качестве МОС использовалась промышленная хроморганическая жидкость "Бархос"»
(смесь бисареновых производных хрома, в основном бисэтил- и этилбензолдиэтилбензол хрома).
Удельный расход при толщине покрытия 10мкм – 400г/м2.
В процессе осаждения металлосодержащее вещество переводится в парообразное состояние
(t=200-260°С) и контактирует с подложкой, нагретой до температуры (400-450°С),
необходимой для его разложения с выделением металла или его соединений. Образующиеся при
этом газообразные продукты удаляются из зоны реакции и конденсируются в азотной ловушке.
Процесс проводят в вакууме (133-666Па) или атмосфере инертного газа.
2. Определение толщины, равнотолщинности и пористости покрытий
Для определения толщины, равнотолщинности и пористости были изготовлены шлифы.
Фотографирование шлифов проводилось на микроскопах Neophot-21, МБС-9.
2.1. Исследование образца с покрытием из карбида хрома.

Рис.2. Внешний вид покрытия из карбида хрома (x25)
|

Рис. 3. Внешний вид покрытия из карбида хрома (x50)
|
Замеры пористости, толщины и равнотолщинности покрытия производились по рис.4 (а-ж);

(a)
|

(б)
|

(в)
|

(г)
|

(д)
|

(е)
|

(ж)
|
Рис.4 (а-ж) Микроструктура слоя из карбида хрома (x1600)
|
Из рисунков видно, что пористость покрытия отсутствует. Значения толщины покрытия
представлены в таблице 2. Равнотолщинность покрытия представлена гистограммой
(рис.3). Из зависимости видно, что колебание толщины покрытия составляет около 10%.
Таблица 2
Толщина слоя покрытия из карбида хрома, мкм (основа - сплав ВТ-20)
количество измерений | фото №4а | фото №4б | фото №4в | фото №4г | фото №4д | фото №4е | фото №4ж |
1 | 19,0 | 14,9 | 14,3 | 13,6 | 13,6 | 12,5 | 15,8 |
2 | 14,6 | 14,0 | 10,8 | 12,3 | 12,8 | 12,1 | 14,0 |
3 | 15,0 | 14,4 | 13,1 | 13,4 | 11,6 | 11,5 | 13,6 |
4 | 14,1 | 14,3 | 12,5 | 15,5 | 12,6 | 12,3 | 13,5 |
5 | 14,4 | 12,9 | 12,9 | 14,1 | 12,4 | 12,1 | 12,5 |
6 | 15,6 | 14,5 | 14,0 | 12,6 | 13,9 | 15,1 | 18,8 |
7 | 14,3 | 14,8 | 12,4 | 12,4 | 13,5 | 11,4 | 13,0 |
среднее | 15,2 | 14,2 | 12,8 | 13,4 | 13,0 | 12,4 | 14,4 |
|
|
Рис.5
Колебания толщины слоя покрытия (сплав ВТ-20)
|
3. Определение переходной зоны от покрытия к основе
Для определения переходной зоны были проведены замеры микротвердости покрытия, области
граничащей с покрытием и центра образца (рис.6).
|
Рис.6. Микроструктура подложки (сплав ВТ-20), (x1600)
|
Результаты замеров микротвердости представлены в таблице 3:
ВТ-20 | микротвердость, HV кгс/мм2 |
покрытие | 1594-1685 |
переходная зона | 87-98 |
основа | 76-100 |
|
Как видно из рис.4 и 6 изменение структуры под нанесенным покрытием не наблюдается,
что также подтверждается замерами микротвердости
|