[1]Изобретение относится к химико-термической обработке, в частности к способам
получения карбидных и боридных покрытий на металлах и сплавах.
[2]Среди многообразия способов получения карбидных и боридных покрытий на металлах
и сплавах наиболее перспективными являются способы осаждения из газовой фазы
в тлеющем разряде (1. Высокотемпературная цементация в тлеющем разряде
метановой плазмы. Grube Williom L, Gay Jack G., Kite-rate carburlzing in a glow-
discharge methane plasma. Metallurgical Transactions. 1978, A9 , N 10, 1421-1429; 2.
Ионное борирование. Wlercchon Т., Bogackl J., Karplnskl T. Jon boridinc: from the viewpoint
of the appkied gaseous medium. Heat Treatment Metals. 198D. 7, J 3, 65). .
[3]Эти способы отличаются высокой технологичностью , высокой производительностью
, возможностью получать покрытия с минимальным содержанием газовых примесей
. Кроме того, при обработке в тлеющем разряде возможна предварительная ионная
[4]очистка поверхности изделия от загрязне-
[6]Однако в большинстве случаев при цементации в качестве углеродсодержащего
газа используют метан, что требует высокой температуры процесса, а при борировании
[7]- смесь хлорида бора и водорода, что ведет к опасности насыщения поверхности изделия
водородом, а также к взрывоопасное™, процесса. Эти факторы существенно сдерживают
промышленное освоение данных способов обработки.
[8]Более перспективным является способ
осаждения боридных и карбидных покрытий в тлеющем разряде с использованием
четыреххлористого углерода - ССЦ (Демин Ю.Н. Использование карбидных и боридных
слоев в качестве барьерных для замедления взаимной диффузии между
тугоплавкими металлами. Электронная техника , сер.: Материалы, 1984, вып. 8. с. 13-16
[9]- прототип). В этом способе для формирования карбидных покрытий используют непосредственно
пары . которые
[16]диссоциируют на углерод и хлор при температуре
выше 500° С, Формирование же рабочей среды из хлоридов бора, необходимых для образования необходимых
покрытий, ведут пропусканием паров CCU через засыпку из аморфного бора, нагретую
до температуры выше 900° С.
[17]В этих условиях ССЦ полностью диссоциирует
в зоне, где расположен бор, а также освободившийся хлор, взаимодействуя с
бором, образует хлорид последнего - , терМи ч%ск1|Я диссоциация которого на изделии
позволяет формировать боридные покрытия ,
[18]Рассмотренный способ, однако, не позволяет
осаждать комплексные карбобо- ридные покрытия, содержание углерода и
бора в которых можно было бы изменять в широких пределах.
[19]Целью данного изобретения является получение комплексных карбоборидных покрытий
с заданной концентрацией углерода и бора, Поставленная цель достигается
тем, что обработку поверхности в тлеющем разряде осуществляют в рабочей газовой
среде, содержащей одновременно хлориды углерода - ССЦ.и бора - ВСЛз, причем данную
среду получают пропусканием паров ССЦ через засыпку из аморфного бора нагретую
до температуры 500-900° С, В данном интервале температуры ССЦ частично
диссоциирует на углерод и хлор. Неразложившаяся часть ССЦ является поставщиком
углерода в покрытие. Таким образом, изменение температуры питателя в указанном
интервале, дает возможность изменять соотношение компонентов газовой среды
(ССЦ и ), а, следовательно, и соотношение углерода и бора в покрытии.
[20]Нижний предел температуры (500° С) обусловлен тем, что при более низкой температуре
ССЦ не диссоциирует и полностью попадает в зону осаждения - формируется
карбидное покрытие, Верхний же предел (900° С) обусловлен тем, что при более высокой
температуре ССЦ полностью диссоциирует , не попадает в зону осаждения - формируется боридное покрытие.
[21]Реализацию предлагаемого способа можно рассмотреть на следующем примере .
[22]Пример. Проводили осаждение покрытий по предлагаемому способу на молибде новую подложку, Режимы осаждения: температура осаждения - 1100° С, напряжение
горения разряда - 1300 В, плотность тока разряда - 20 mA/см, давление газовой
[23]среды в камере - 0,5 мм рт.ст., время осаждения -1 ч, расход ССЦ - 3 г/ч, Температуру
реактора с засыпкой из аморфного бора изменяли в интервале от 450 до 950° С. Полученные
результаты приведены в таблице.
[24]Фазовый состав слоя исследовали с помощью
рентгеноструктурного анализа (диф- рактометр Д.Р.ОН-2,0; съемка с
Co-фильтром), а содержание бора и углерода в слое определяли методом спектрального анализа.
[25]Полученные данные позволили дать количественную оценку содержания бора и углерода
в слоях при изменении температуры реактора с бором.
[26]Концентрация бора в слое:
Кв(ат.%)0,1 Т(°С)-45, в углерода: Кс(ат.%)95-0,1 Т(°С).
Таким образом, применение предлагаемого способа дает возможность получать
комплексные карбоборидные слои на металлах и сплавах с заданной концентрацией в них бора и углерода.
. Такие покрытия необходимы для эмиссионной техники, в качестве диффузионных
барьеров, в качестве материала электрод- инструментов для элетроискрового легирования и т.п.
[29]Способ химико-термической обработки металлов и сплавов, включающий насыщение
поверхности в тлеющем разряде постоянного тока путем выдержки в атмосфере,
полученной пропусканием паров четырех- хлорйстого углерода через нагретую засыпку
из аморфного бора, отличающий- с я тем; что, с целью получения слоя с заданной
концентрацией углерода и бора, засыпку из аморфного бора нагревают до
500-900° С, причем температуру выбирают из соотношений .1 Т(°С)-45;
[31]где KB, Kc - заданный атомный процент содержания
бора (углерода) в получаемом слое.
[32]
