 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Способ нанесения покрытия - химическое осаждение из паровой фазы термическим разложением металлоорганических соединений (МОС) хрома. В процессе осаждения металлосодержащее вещество переводится в парообразное состояние (t=200-260 0C) и контактирует с подложкой, нагретой до температуры (400-4500C), 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.
Исходное МОС -промышленная хроморганическая жидкость "Бархос" (смесь бисареновых производных хрома, в основном бисэтил-и этилбензолдиэтилбензол хрома). Удельный расход при толщине покрытия 10мкм - 400г/м2.
В институте разработан и эксплуатируется комплекс экспериментальных и промышленных установок для нанесения защитных покрытий из пиролитического хрома на внешнюю и внутреннюю поверхность изделий различного назначения. Установки (рис.1-3) и технология пиролитического хромирования прошли испытания в НИИАР и внедрены в производство на промышленных предприятиях. Основные технические характеристики установок приведены в таблице.
Параметр Установки покрытия поверхности труб "Хром-1" "Хром-2" "Хром-3" УП-1 Установка металлизации резистор. внешний внутрен. Режим “корпус” Режим “шток” Внутр. диам. кам. , мм 50 100 206 63 63 700 56 50 Высота (длина) камеры металлизации, мм 150 1500 240 1200 1200 300 300 540 Макс. габариты покрываем. изд., мм:
диаметр
длина
высота
30
1500
-
50
2500
-
-
180
200
60
500
-
40
500
-
600
-
250
30
-
300
10
20
-Производительность установки , дет. в смену 10-15 10-15 20-100 10-15 5-10 50-300 25-50 3600-5400* Скорость перемещения изделия или нагревателя, мм/мин 600-900 200-900 - 5-50 5-10 - 5-50 1000-1500 Остаточное давление в системе , Па 1,33-13,3 1,33-13,3 1,33-13,3 1,33-13,3 1,33-13,3 1,33-13,3 1,33-13,3 1,33-13,3 Установочная мощн, кВт 3 3,5 3 10 10 5 10 3 Максимальные габариты установки, мм :
длина
ширина
высота
3000
2000
1000
4000
2000
1500
2000
1000
1500
1500
3000
7000
1500
3000
7000
2500
1500
1500
4000
3000
3000
3000
2000
1500
Рис.1. Внешний вид установки нанесения покрытия "Хром-1М" Рис.2. Промышленная установка "Хром-2" для нанесения покрытия на внутреннюю поверхность изделий типа "корпус" : 1,-датчики контрольно-измерительной системы; 4,13,-системы термостатирования сжатым воздухом, управления движением и вакуумная соответственно; 2-емкость для МОС; 3-дозатор; 5-термостатированный паропровод; 6- электропечь; 7-камера металлизации; 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. Рис.3. Установка пиролитического хромирования "Хром-3": 1-нагреватели; 2-камера металлизации; 3-изделие; 4-механизмы подъема; 5-крышка; 6-испаритель; 7-дозатор; 8- емкость для МОС; 9-система охлаждения; 10-блок контроля температуры; 11-азотная ловушка; 12-вакуумный насос; 13-пульт управления.
СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКРЫТИЯ
Состав получаемых покрытий - металлический хром и карбиды хрома Cr3C2, Cr7C3. Разработаны МОС, позволяющие получить покрытия с заранее заданными свойствами: микроструктурой (однородной, слоистой, зернистой, столбчатой), фазовым составом ( от кристаллического хрома до его карбидов), массовым содержанием углерода (от 0,05 до 15 %) и микротвердостью ( от 180 до 1800 кг/мм2) . (рис.4-8).
Покрытия из пиролитического хрома имеют высокие эксплуатационные свойства : коррозионно-, эрозионно- и износостойкость, термостойкость, беспористость, высокую адгезию к стали, алюминиевым, титановым, бронзовым сплавам, ванадию, ниобию, цирконию, керамике и др. материалам(от 15 до 35кг/мм2), равномерность распределения слоя по периметру и длине изделия.
Рис.4. Микроструктура покрытия из пиролитического хрома, х500 (Cr,Cr23C6; Hµ= 520-570 кг/мм2; содержание углерода 0,1-0,2 масс.%) Рис.5. Микроструктура покрытия из металлического хрома, х500 (Cr, Hµ=160-180кг/мм2; содержание углерода, 0,05-0,08 масс.%) Рис.6. Микроструктура пиролитического хром-карбидного покрытия, х500 (Cr3C2, Cr7C3, Hµ= 1200-1600кг/мм2 ; содержание углерода 9-10 масс%) Рис.7. Микроструктура хром-карбидного покрытия с подслоем из пиролитического хрома, х500: 1- Cr3C2,Cr7C3 ( Hµ= 1200-1600кг/мм2 ); 2- Cr, Cr23C6; Hµ= 500-600 кг/мм2; 3- подложка Рис.8. Микроструктура композиционного хром-карбидного покрытия с подслоем из металлического хрома, х500 : 1- Cr7C3 ( Hµ= 1200-1600кг/мм2 ); 2- Cr3C2( Hµ= 1700-2000кг/мм2 ); 3- Cr( Hµ= 180-200кг/мм2 ); 4-подложка
ОСОБЕННОСТИ И ПРЕИМУЩЕСТВА
- Наиболее эффективно и с максимальной скоростью могут быть покрыты изделия и детали сложной формы, имеющие выступы и изгибы поверхности, внутренние полости, в том числе трубы большой длины .
- Нагрев покрываемого изделия может осуществляться любым из известных способов (индуктивно, резистивно, радиационно и т.п.), в зависимости от материала и конфигурации изделия, а также технологических возможностей.
- Возможность нанесения покрытия на любые материалы, которые выдерживают нагрев до температуры осаждения (обычно 400-500оС) .
- Более высокая скорость осаждения (на порядок) по сравнению со всеми известными способами. В токе газа-носителя или в вакууме гарантируется высокая скорость осаждения покрытия толщиной от нескольких десятых долей микрона до десятков микрон.
- Благодаря непрерывной подаче исходного МОС и самого изделия, возможна полная автоматизация процесса нанесения покрытия. Способ технологичен, не требует дорогого и сложного оборудования .
- Герметичность установки, улавливание органических продуктов распада МОС и их утилизации для синтеза новых соединений делают этот способ потенциально безотходным и экологически чистым.
ВОЗМОЖНЫЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Электроника. Промышленная технология изготовления прецизионных низкоомных тонкопленочных резисторов.
Авиационная промышленность. Узлы трения в системах управления летательных аппаратов.
Химическая нефтяная промышленность. Корозионностойкие покрытия на деталях запорной арматуры, насосов и др. изделиях. Высокая стойкость к агрессивным средам с повышенным содержанием сероводорода.
Металлургическая промышленность. Литейная и прессовая оснастка, чехлы термопар.
Автотракторная и шинная промышленность. Пресс-формы для изготовления шин и других изделий из резины и пластмасс. Высокие защитные и антиадгезионные свойства покрытий к материалам из резины и пластмасс.
Детали поршневой группы двигателей внутреннего сгорания. Износостойкость поршневых колец с пиролитическим хромом в 10 и более раз выше, чем у колец с гальваническим хромом.
Товары народного потребления. Электроутюги с антипригарным покрытием. Защитные и декоративные покрытия на изделиях бытовой техники, керамике и др..
ВИДЫ РАБОТ ПРЕДПРИЯТИЯ-РАЗРАБОТЧИКА
- изготовление изделий с покрытием на контрактной основе;
- разработка, изготовление, монтаж установок покрытия;
- изготовление и поставка металлизационных составов;
- авторский надзор за эксплуатацией установок;
- разработка технологии и нанесения защитных покрытий на изделия заказчика;
- создание совместных предприятий по изготовлению изделий с покрытием.
Адрес для запроса:
433510, г. Димитровград,
Ульяновской обл., НИИ атомных реакторов.
Телефон (84235)35849, (84235)36620,
факс (84235)35859, (84235)36620.
e-mail:niiar@niiar.ru
| Нанесение защитных покрытий из хрома | Стерилизация медицинского инструментария | Система очистки воды от железа | Автоматизированная система контроля радиационной обстановки | Технология очистки труб от отложений |
© ФГУП "ГНЦ РФ Научно-Исследовательский Институт Атомных Реакторов" , 1997-2001
