СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ПОВЕРХНОСТЬ ЗАГОТОВОК ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ

Изобретение относится к изготовлению конструкций из титановых сплавов и может быть использовано в области объемной и листовой штамповки и термообработки титановых заготовок.

Известен способ нанесения защитных покрытий на поверхность заготовок из титановых сплавов (Солнцев С.С., Туманов А.Т. Защитные покрытия металлов при нагреве. Справочное пособие. - М. : Машиностроение, 1976 г., стр. 63-80, 181-206), заключающийся в очистке поверхности заготовок от загрязнений механической обработкой (фрезерование, зачистка металлическими щетками, пескоструйная или гидропескоструйная обработка), обезжириванием и обезвоживанием, сушкой при температуре 120-140^oC и последующим нанесением защитного покрытия и его сушки.

Защитные покрытия применяются для предотвращения газонасыщения заготовок, т.к. высокая химическая активность титановых сплавов при повышенных температурах является причиной загрязнения поверхности заготовок атмосферными газами при нагреве заготовок перед горячей деформацией и при термообработке.

Недостатками данного способа являются:
- зависимость эффективности защиты покрытий от температуры начала и окончания размягчения титановых сплавов, связанной с различным содержанием в них щелочных окислов;
- необходимость дополнительной операции механической обработки поверхности либо травление в щелочных растворах или кислотах из-за неудовлетворительной удаляемости покрытия с поверхности заготовок после штамповки, что видно из табл. 1 (Калачев Б.А., Габифулин P.M., Пигузов Ю.В. Технология термической обработки цветных металлов и сплавов. Учебное пособие для вузов. - М.: Металлургия, 1980 г., стр. 224);
- неудовлетворительное качество поверхности из-за неравномерности удаления защитного покрытия;
- существенное увеличение трудоемкости;
- повышение тугоплавкости покрытия ухудшает его технологические и защитные свойства при температурах начала интенсивного окисления и газонасыщения сплавов.

Наиболее близким к изобретению является способ нанесения защитных покрытий на поверхность деталей из титановых сплавов (Солнцев С. С., Розенкова В. А. Стекло-эмаль и эмалирование металлов. Изд. НИИ им. Орджоникидзе, 1974 г., стр.43, 63-80,181-206), включающий механическую обработку, очистку, обезжиривание, обезвоживание поверхности деталей и двухслойное нанесение защитного покрытия. Первый (грунтовый) слой наносят в виде суспензии металлических частиц и стекла и какого-либо связующего, обеспечивающих сцепление частиц между собой и с поверхностью деталей. Покровный (наружный) слой должен изолировать основной металл и грунтовое покрытие от воздействия окислительной атмосферы печи в процессе нагрева. Покровный слой наносят распылением на предварительно просушенный грунтовый слой. Этот способ позволяет улучшить технологические и защитные свойства при температурах начала интенсивного окисления и газонасыщения сплавов, поскольку металлическая составляющая этих покрытий обычно имеет высокое сродство с кислородом. В процессе работы покрытия металлические добавки сгорают, образуются окислы.

Недостатками этого способа являются:
- существенная трудоемкость приготовления и нанесения защитного покрытия;
- неудовлетворительная удаляемость покрытия с поверхности заготовок;
- низкое качество поверхности заготовок;
- требуются дополнительные операции механической обработки поверхности заготовок.

Изобретение направлено на улучшение технологических и защитных свойств покрытий, исключение операции предварительного нанесения металлических кислородоактивных частиц, исключение таких операций, как механическая обработка или химическое травление, улучшение удаляемости покрытия с поверхности заготовок.

Предлагаемый способ нанесения защитных покрытий на поверхность заготовок из титана или его сплавов заключается в том, что поверхность заготовок из титановых сплавов очищают от загрязнений механической обработкой (например, фрезерованием, зачисткой металлическими щетками либо пескоструйной обработкой), обезжиривают в ацетоне или смывках, обезвоживают в техническом спирте и в отличие от прототипа прогревают при температуре 250 - 280^oC в течение 1,5-2,0 ч для создания на поверхности заготовки плотной оксидной пленки, а затем наносят защитное покрытие и осуществляют его сушку. Плотная оксидная пленка на поверхности титановых заготовок позволяет улучшить технологические и защитные свойства покрытий, особенно при температурах начала интенсивного окисления и газонасыщения сплавов. При этом улучшаются как удаляемость защитного покрытия после технологических операций штамповки и термообработки, так и качество поверхности заготовок, их чистота и отсутствие следов "разъедания" поверхности. Снижается трудоемкость технологического процесса за счет исключения операций: нанесение первого слоя покрытия и механическая обработка или травление поверхности заготовок с целью удаления покрытия после технологических нагревов.

Пример
В табл. 2 приведена сравнительная оценка защитных свойств покрытий, нанесенных на титановые заготовки по прототипу и предлагаемому способу. В табл. 2 отражены изменение глубины газонасыщения с повышенной микротвердостью и содержание газовых примесей в поверхностном слое титановых заготовок с различным способом нанесения защитного покрытия после нагрева при температуре 270^oC и выдержки в течение 1 ч.

Из данных табл. 2 видно, что использование предлагаемого способа нанесения защитных покрытий на поверхность титановых заготовок позволяет практически полностью исключить газонасыщенный слой с повышенной микротвердостью поверхности заготовки и более чем в 1,5 раза уменьшить содержание газовых примесей в поверхностном слое по сравнению с прототипом, причем содержание этих примесей близко к содержанию в исходной заготовке.