Защитные диффузионные покрытия

Защитные диффузионные покрытия

На поверхность молибдена защитные элементы обычно осаждаются из газовой фазы ,при высокой температуре, причем одно-временно протекает яХ диффузия в металл. В Литературе имеются обзорные работы по теории, методам получения и свойствам защитных покрытий.

Покрытие из дисйлицида молибдена поверхности молибдена было получено имеются данные об относительной пластичности (в отношении обработки давлением) и жаростойкости многих металлов, а также их карбидов, нитридов, боридов, силицидов и окислов; там же имеются краткие указания об их применении в технике высоких температур в настоящее время. Описано производство в лабо-раторных масштабах молибденовой и вольфрамовой проволоки с покрытием их силицидами.

Молибденовую проволоку при нагревании посредством- электрического тока до температуры 1000—1200° обрабатывали в атмосфере четыреххлористого кремния и водорода. При этом протекала следующая реакция:

Mo

дисилицид молибдена

прирост веса образца соответствовал именно этому соединению

Слой силицида молибдена имел толщину—0,02; 0,035; 0,045 и 0,06 мм после выдержки при температуре 1200° в течение соответственно 0,5; 1; 2 и 4 часа. Полученный слой не имел пористости и был прочно связан с поверхностью металла; слой состоял преимущественно из дисилицида молибдена, так как прирост веса образца соответствовал именно этому соединению. При обработке проволоки указанным методом летучие хлористые соединения молибдена или вольфрама не образовывались. Силицидный слой обладал хрупкостью и не выдерживал обработки давлением; в холодном состоянии его микротверд ость 1410 кг/мм2 — для силицида молибдена и 1632 кг1ммг — для силицида вольфрама при твердости основного металла, равной соответственно 371 и 668 кг/мм2. Слой силицидов отличается высокой жаростойкостью и является самовосстанавливающимся вследствие высокой температуры и протекающих при этом диффузионных процессов. Защитное покрытие из силицида вольфрама выдерживает температуру в 2000°, а из силицида молибдена — 1750° в течение по крайней мере 30 мин.; покрытие на молибдене плавится при температуре 1825—1830°, по-видимому, в результате образования эвтектики. Силицирование молибденового порошка четыреххлористым кремнием в течение 1 часа при температуре 1000° дает продукт, содержащий 36,8% S'j; это свидетельствует о том, что он почти полностью состоит из дисилицида молибдена. В упомянутых работах обсуждается также термодинамика процесса силициро- вания молибдена и приводятся реакции образования Mo3S|i2, Mo3Si и MoS'i2 в результате диффузии, возникающей при длительном нагреве (140 час. при температуре 1000°) смеси порошков кремния и молибдена.

В детальном исследовании Лидбитера и Ричардса на молибденовую проволоку ианосили диффузионным методом 36 различных металлов и сплавов с последующим1 в некоторых случаях еилицированием, науглероживанием и борированием. Основным методом нанесения покрытий является продолжительный нагрев молибденовой проволоки при темпе-ратуре 900—1200° в порошке соответствующего металла; нагрев проводили в атмосфере .водорода, насыщенного хлористым водородом.

проволоки с покрытием кремнием и цирконием

покрытие металлами с применением последующего борирования

Лучшие результаты вплоть до температуры 1300° получены при испытании проволоки с покрытием кремнием и цирконием; покрытие алюминием, сплавом А1—Сг и титаном показали хорошие результаты при температурах до 1270°. Покрытие металлами с применением последующего борирования (В—Si, В—Be, В—Ti) и покрытие сплавом 40% Ni —60% Сг показали хорошую стойкость при температурах ниже 1100°; покрытия бериллием и сплавом 80% Ni — 20% Сг обладали достаточно высокой стойкостью при температурах ниже 1000°, в то время как остальные покрытия имели достаточно продолжительный срок службы лишь только при температуре .ниже 900°.

Стойкость диффузионных покрытий молибденовой проволоки зависит от различных факторов.

1. Продолжительность срока службы проволоки длиной до 15 см с нанесенным на нее покрытием в условиях 2-минутного попеременного нагрева и охлаждения значительно меньше, чем при постоянной температуре испытания. Отношение срока службы при цикличном нагреве и охлаждении к сроку службы при постоянной температуре для проволоки длиной 15 см составляло 13,2 при покрытии кремнием, 19,8 — цирконием и 23,7 — алюминием.

2. Срок службы при цикличном испытании удлиняется при длине проволоки более 15 см.

3. Максимальный срок службы при цикличном испытании наблюдался для проволоки диаметром 0,1 см или более.

4. Заметное сокращение срока службы при цикличном нагреве и охлаждении проволоки с кремниевым и циркониевым покрытиями происходило при повышении температуры в интервале 850—1000°; в случае алюминиевого покрытия такое уменьшение срока службы наступает при 750—900°.

5. Срок службы при цикличном испытании удлиняется с увели-чением толщины покрытия.

6. Электрополировка молибдена перед покрытием яе оказывает существенного влияния на срок службы.

7. Термическая обработка алюминиевого, кремниевого и цирко-ниевого покрытий при температуре 1000° в течение 4 час. также не оказывает заметного влияния иа срок службы.