МНОГОКОМПОНЕНТНОЕ ДИСПЕРСНО-УПРОЧНЕННОЕ ЖАРОСТОЙКОЕ ПОКРЫТИЕ

Полезная модель относится к многокомпонентным жаростойким и износостойким покрытиям и может быть использована в литейном производстве и других областях техники.
Известно многослойное покрытие из чередуемых пленок хрома и нитрида хрома CrN, получаемое ионноплазменным напылением (см. полезную модель №74129, C23C 14/35, опубл. 20.06.2008 г.). Данное покрытие предназначено для снижения налипания и приваривания алюминиевого сплава на литейную оснастку машин литья под давлением.
Однако из-за недостаточной общей толщины покрытия (5-6 мкм) и хрупкости пленок из нитрида хрома (CrN) его сопротивление разрушению под воздействием механических нагрузок незначительно.
Задачей полезной модели является повышение срока службы пресс-камер, пресс-форм и других видов металлургической оснастки, за счет увеличения толщины слоя покрытия и снижения его хрупкости.
Технический результат заключается в повышении жаростойкости и износостойкости рабочей поверхности металлургической оснастки.
Технический результат достигается тем, что многокомпонентное дисперсно-упрочненное жаростойкое покрытие, включающее в себя основные компоненты, выполнено из гальванического слоя хрома толщиной 10-50 мкм с равномерно распределенными в нем дисперсными частицами нитридов и карбонитридов хрома, причем нитриды и карбонитриды хрома сформированы при отпуске с температурой 300-560°С, а отпуск совмещен с азотированием.
На фигуре показано многокомпонентное дисперсно-упрочненное жаростойкое покрытие металлургической оснастки, где 1 - металлургическая оснастка из теплостойкой инструментальной стали, 2 - карбонитридный слой, 3 - слой гальванического слоя.
Полезная модель реализуется следующим образом: металлургическая оснастка 1 из теплостойкой инструментальной стали после закалки на твердость 44-48 HRC и карбонитрирования (азотирования) рабочей поверхности на глубину 0,2-0,3 мм покрывается слоем гальванического хрома 3 толщиной 10-50 мкм. Осаждение гальванического хрома проводят как стандартным методом, так и с добавками в электролит углеродсодержащих веществ или ультрадисперсных нанопорошков алмаза.
Затем изделие подвергают отпуску при 300-560°С. При этом, имеющиеся в гальваническом слое атомы хрома, а также диффундирующие из карбонитридного слоя 2 изделия атомы азота и углерода образуют дисперсные, равномерно распределенные в покрытии нитриды и карбиды (карбонитриды) хрома. Твердость покрытия за счет этого повышается с 900-1000 HV до 1300-1700 HV. Для дополнительного повышения концентрации частиц нитридов и карбонитридов в слое, отпуск ведут в среде диссоциированного аммиака (азотирование) при 530-560°С, а в электролит при гальваническом хромировании добавляют углеродсодержащие вещества или ультрадисперсные порошки наноалмазов. Твердость при этом возрастает до 1800-2220 HV.
ПРИМЕР
Пресс-камеру из стали 4Х5МФС закалили в масло, нагрев под закалку до 1030°С, и отпустили дважды при 580°С на твердость 46-48 HRC.
Далее последовательно провели азотирование при 560°С, нанесение гальванического слоя хрома толщиной 30 мкм и отпуск при 320°С в течение 5 часов. Твердость слоя составила 1500 HV.
Стойкость серийных пресс-камер с упрочнением поверхности методом классического азотирования составляет 8000 отливок тормозного барабана из алюминиевого сплава АК12М2, а пресс-камеры с покрытием по заявляемой полезной модели - 83500 отливок.