Диффузионные покрытия

Их получают, как правило, химико-термической обработкой (ХТО), сочетающей тепловое воздействие с диффузионным насыщением поверхности металлов и сплавов одним или несколькими химическими элементами. Это позволяет получать в поверхностном слое детали сплав практически любого состава (твердые растворы, карбиды, бориды, нитриды, силициды и т.п.) с комплексом необходимых свойств (твердостью, износо-, жаро- и коррозионной стойкостью, антифрикционными свойствами).

В зависимости от того, каким или какими химическими элементами насыщают материал различают широкую гамму одно- и многокомпонентных процессов ХТО: науглероживание, азотирование, азотонауглероживание, борирование, хромирование, алитирование, борохромирование и др.

Диффузионное насыщение при нагреве возможно только в тех случаях, когда насыщающий или насыщаемый компоненты взаимодействуют, т.е. образуют твердые растворы или химические соединения. Наиболее распространены в практике процессы науглероживания (цементации), азотирования, нитроцементации, борирования.

Технологически ХТО осуществляют в твердых, жидких, газообразных средах, иногда с применением интенсифицирующих воздействий (ионного, лазерного, электронно-лучевого, воздействия электромагнитных полей и т.п.)

Наиболее простыми являются процессы ХТО в твердых средах. Например при борировании обрабатываемые детали помещают в металлический контейнер из нержавеющей стали, засыпают порошковой боросодержащей смесью (аморфный бор, или карбид бора, или алюминотермическая смесь) с добавлением 1…1,5 % активатора (галоидные соли), засыпают легкоплавким порошком (битое стекло или борный ангидрид), служащий плавким затвором. Затем контейнер помещают в печь и выдерживают при температуре 800…950 °С в течение 1…5 часов. После извлечения и охлаждения из печи контейнер распаковывают. В итоге на поверхности стальной или чугунной детали формируется весьма твердый (до 2100 HV) слой боридов FeB и Fe₂B толщиной до 0,2 мм, которые значительно (в 2 и более раз) повышают износостойкость деталей и инструмента (формы для обработки кирпича, бурильный, штамповый, режущий инструмент и т.п.), особенно работающих в условиях интенсивного изнашивания, например абразивного.

Получаемые ХТО карбидные покрытия на основе хрома, титана значительно повышают как износо- так и жаро- и коррозионную стойкость.

Цементация, нитроцементация, азотирование в сочетании с термической обработкой весьма эффективны для повышения износостойкости зубчатых колес автомобилей, тракторов, приборов (более 90% зубчатых колес в мире подвергаются ХТО).

Ведущей организацией в Беларуси в области исследований и разработки перспективных технологий ХТО является БНТУ.

Весьма интересны процессы ХТО микрообъектов (порошков, проволоки, лент, различных мелких деталей) также разрабатываемые в БНТУ.