Способ получения теплозащитного покрытия на металлической форме для отливки деталей из алюминиевых сплавов

 

Изобретение относится к литейному производству и предназначено для повышения стойкости покрытия на металлической форме против теплового воздействия. Цель повышение стойкостк защитного покрытия против термоударов. После нагреиа и очисгки поверхности металлической формы на нее напыляют сначала металлический подслой , температура плавления которого вы ше температуры плавления формы, а затем на металлический подслой наносят защитный слой керамики, нейтральной к металлу отливаемых деталей. Подслой напыляют из металла, имеющего коэффициент линейного расширения, меньший, чем у материала формы, но больший, чем у керамического покрытия. При этом толщину металлического подслоя выбирают из соотношения 6 Ка, где а - толщина защитного слоя, мм; К - коэффициент, равный 0,5-0,7. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s В 22 С 23/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ь ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4773314/02 (22) 25.12.89 (46) 23,09.91. Бюл. hh 35 (72) Г.Д. Собольницкий, В.А. Кононов, Ю,П. Тупчий, А.Г, Соколовский и Ю.Н. Смирнов (53) 621.744.06(088.8) (56) Заявка Японии М 60-89562, кл. С 23 С 14/02, опублик. 1985. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ

ФОРМЕ ДЛЯ ОТЛИВКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ

АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к литейному производству и предназначено для повышения стойкости покрытия на металлической форме против теплового воздействия. Цель—

Изобретение относится к литейному производству и предназначено для получения отливок из алюминиевых сплавов.

Целью изобретения является повышение стойкости защитного покрытия против термоударов.

На фиг. 1 изображена часть металлической формы с нанесенным на ее поверхность теплоэащитным покрытием, разрез; на фиг. 2 — график зависимости стойкости (термоударов N) стержня пресс-формы от толщины (д ) подслоя при толщине защитного слоя (нитрида титана) 5-10 мкм.

Способ осуществляется следующим образом.

Поверхность металлической формы в вакуумной камере методом катодно-ионной бомбардировки (КИ6) подвергаетсмя нагреву и очистке от следов масел и окислов. После. Д., 1678508 А1 повышение стойкости защитного покрытия против термоударов. После нагрева и очистки поверхности металлической формы на нее напыляют сначала металлический подслой, температура плавления которого выше температуры плавления формы, а затем на металлический подслой наносят защит= ный слой керамики, нейтральной к металлу отпиваемых деталей. Подспой напыляют иэ металла, имеющего коэффициент линейного расширения, меньший, чем у материала формы, но больший, чем у керамического покрытия. При этом толщину металлического подслоя выбирают из соотношения д = Ка, где а — толщина защитного слоя, мм; К— коэффициент, равный 0,5 — 0,7. 2 ил„1 табл. этого на поверхность металлической формы

1 напыляется из паровой фазы сначала ме- (Ь таллический подслой 2, температура плавле- Д ния которого выше температуры плавления Qg материала формы, а затем на металлический (Л подслой 2 из паровой фазы наносится защит- р ный слой 3 керамики, нейтрапьнсй к металлу отливаемых деталей. Подспой напыляют из металла, имеющего коэффициент линейного расширения, меньший, чем у материала а формы, но больший, чем у керамического покрытия. При этом толщину металлического подслоя выбирают из соотношения д =Ка, где д — толщина металлического подслоя, мм;

К вЂ” коэффициент, зависящий от тепло-. физических свойств материала подслоя 2 и равный 0,5 — 0,7; а — толщина защитного слоя, мм.

1678508

Очистка и напыление подслоя 2 и защитного слоя 3 керамики производятся в камере при давлении 5 10 5 мм рт.ст. Время очистки и нагрева методом КИБ зависит от материала, вида и массы пресс-формы. Мас- 5 сивные пресс-формы перед загрузкой в вакуумную камеру необходимо предварительно прогреть до 200-250 С.

Пример . Используют опытные дета- . ли пресс — форм (стержни) для отливки "Руч- 10 ки", Стержень, изготовленный из стали

4Х5МФС, предварительно протирают бензином, э затем спиртом. Коэффициент линейного теплового расширения стали

4Х5МФС а-(10-17) 10 с, Методом КИБ 15 стержень в камере с давлением 5 10 мм рт.ст. очищают от остатков масла и окислов и подвергают нагреву до 500 С, Температуру на поверхности детали определяют по показаниям пирометра "Смотрич". На разо- 20 гретую и очищенную поверхность стержня иэ паровой фазы осаждают подслой толщиной 8-10 мкм из молибдена (коэффициент линейного теплового расширения а=(5,8 — 6,2) 10 К или из вольфрама 25 (а = 4,5 10 К ), или из нихрома (а = 14х х10 6 К 1}. На подслой в той же камере методом КИ Б наносят керамический слой из нитрида титана толщиной 8-10 мкм с коэффициентом теплового линейного рас- 30 ширения a=(0,8 — 1,5).10 К . Керамический защитный слой нитрида титана образуется в результате взаимодействия пэров титана с атомами легирующего газа — азота, выпускаемого в объем камеры. Полученные теп- 35 лоэащитные покрытия испытывают в лабораторных условиях на стойкость против термоудэров на опытных стержнях при заливке алюминиевых сплавов.

На фиг. 2 представлена зависимость 40 стойкости (термоударов N) стержня прессформы от толщины (д) подслоя; Х вЂ” молибдена, Л вЂ” вольфрама, о — нихрома, Cl— гафния, * — ванадия, при толщине защитного слоя 8 мкм. 45

Установлено, что при напылении подслоя иэ нихрома стойкость напиленного слоя не превышает 7 тыс. зэливок (термоударов). Визуальный осмотр этих стержней показал, что на ее рабочей поверхности эа- 50 щитное покрытие отслоилось и образовались раэгарные трещины, При образовании раэгарных трещин стержень прихватывается к отливаемой детали.

При использовании в качестве подслоя молибдена и вольфрама толщиной 8-10 мкм стойкость стержня термоударам возрастает до 10 раэ и достигает 50 тыс. термоударов.

При этом защитный керамический слой не разрушается.

Толщину подслоя выбирают на основании экспериментально установленной зависимости д = Ка, а толщину защитного керамического слоя выбирают равной 5-10 мкм. Зависимость прочности покрытия от значения коэффициента К.приведена в таблице.

Исследования показали, что изменение толщины металлического подслоя влияет на его прочность (количество термоударов).

Как видно из таблицы, уменьшение толщины подслоя, зависящего от коэффициента К, приводит к уменьшению стойкости стержня термоударам. При увеличении толщины подслоя происходит его растрескивание и отслоение при термоударах, а также снижение стойкости. Установлено, что отклонение толщины защитного керамического слоя от выбранных значений снижает его стойкость термоударам.

Контрольную проверку осуществляют на конкретном примере изготовления стержня пресс-формы для отливки дверной ручки.

Рабочую поверхность стержня изготовляют из стали 4Х5МФС, очищают бензином и спиртом. Ионную зачистку поверхности, ее нагрев, напыление подслоя молибдена и защитного слоя нитридэ титана осуществляют методом КИБ на установке типа

ННВ6.6- 1.

Поверхность стержня нагревают катодной бомбардировкой и на ее рабочую поверхность наносят слой молибдена толщиной

7-10 мкм. В той же камере на подслой наносят слой нитрида титана толщиной 5-10 мкм.

Осмотр рабочей поверхности стержня производят после каждой тысячи термоударов, В этой же пресс-форме.установлены контрольные стержни без покрытия.

Контрольная проверка показала, что предлагаемый способ получения теплоэащитного покрытия на металлические формы для отливки деталей из алюминиевых спла1678508

gg./0

30 /О г у ру

Составитель В. Сазонов

Техред M.Моргентал

Редактор С. Пекарь

Корректор M. Шароши

Заказ 3167 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Л(-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вов позволяет повысить стойкость в 5-10 раз по сравнению с деталями пресс-формы без покрытия.

Предлагаемый способ по сравнению с известным повышает стойкость дорогостоящей металлической формы, повышает качество л..тых деталей, так как на поверхности пресс-форм че образуется разгарных трещин, поверхность детали соответствует требованиям чертежа, Способ может най и широкое применеwe и народном хозяйстве при изготоаленги отливок из алюминиевых сплавов под давлением в металлических формах.

Оормула изобретения

Способ получения теплозащитного Iloкрытия на металлической форме для отливки деталей из алгомиииевых сплавов, включающий предварительный нагрев и очистку поверхности формы ионной бомбардировкой с последующим напылением на нее в вакууме из паровой фазы сначала металлического подслоя, температура плавления которого выше температуры плавления материала формы, а затем защитного

5 слоя керамики, нейтральной к материалу отливаемыхдеталей, отл и ча ю щи и с я тем, что, с целью повышения стойкости за;цитного покрытия против термоударов, подслой напыляют из металла, имеющего

10 козффициент линейного расширения меньший, чем у материала формы, но больший, чем у керамического покрытия, причем толщину д металлического подслоя устанавливают из соотношения

15 Д =- Кча, где а — толщина за .цитного слоя керамики, мм;

К вЂ” коэффициент, ""àâècÿùûé от теплофизических свойств материала подслоя и

20 равный 0,5 — 0,7.