(12)
OPIS PATENTOWY
(19)PL
(11)202520
RZECZPOSPOLITA POLSKA
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej
(21) Numer zgłoszenia: 356038
(22) Data zgłoszenia: 13.09.2002
(13)
B1
(51) Int.Cl.
C21D 10/00 (2006.01) B23K 26/00 (2006.01)
(54) Sposób wytwarzania warstwy wierzchniej
o wysokiej twardości na wyrobach z tytanu i jego stopach
(43) Zgłoszenie ogłoszono:
22.03.2004 BUP 06/04
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.07.2009 WUP 07/09
(73) Uprawniony z patentu:
Politechnika Śląska,Gliwice,PL
(72) Twórca(y) wynalazku:
Andrzej Klimpel,Gliwice,PL
Aleksander Lisiecki,Ruda Śląska,PL
(74) Pełnomocnik:
Ziółkowska Urszula, Politechnika Śląska
PL 202520 B1
PL 202 520 B1 2
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania warstwy wierzchniej o wysokiej twardości na wyrobach z tytanu i jego stopach.
Znany jest z patentu polskiego nr 168462 sposób wytwarzania pokryć ochronnych na elemen- tach ze stopu niklu lub kobaltu oraz stopów żelaza lub tytanu zwłaszcza na elementach silników spali- nowych.
Sposób ten polega na tym, że na elementy silników spalinowych nanosi się metodą natryskiwa- nia cieplnego proszki ceramiczne lub metaloceramiczne pokryte warstwą niklu lub kobaltu lub platyny, przy czym elementy ze stopów żelaza lub tytanu przed procesem natryskiwania cieplnego poddaje się niklowaniu, kobaltowaniu lub platynowaniu. Po procesie natryskiwania cieplnego uzyskaną powłoką ceramiczną lub metaloceramiczną poddaje się nasyceniu dyfuzyjnemu, korzystnie metodą gazową, kontaktową lub kontaktowo-gazową albo też metodą natryskiwania zawiesin z następnym wgrzewa- niem dyfuzyjnym.
Sposób według wynalazku polega na przetapianiu powierzchni przedmiotu z tytanu lub jego stopu wiązką lasera dużej mocy w osłonie azotu i charakteryzuje się tym, że przetapia się powierzch- nię wyrobu wiązką lasera o mocy 1,0-2,0 kW w osłonie z azotu z prędkością 0,2-0,8 mm przy natęże- niu przepływu azotu w zakresie 2,0-10 l/min.
Sposób według wynalazku powoduje utworzenie na powierzchni lica przetopionego ściegu war- stwy azotków tytanu i węglików tytanu, a jednocześnie uzyskanie dwukrotnie większej głębokości wto- pienia niż przy przetapianiu w atmosferze argonu, przy tych samych energiach liniowych wiązki lase- rowej. Odpowiednia regulacja mocy wiązki lasera, prędkości przetapiania i natężenia przepływu azotu, pozwala regulować z dużą dokładnością twardość przetopionej warstwy wierzchniej oraz jej wymiary, a szczególnie grubość obszaru o dużej twardości. Możliwe jest uzyskanie twardości warstwy wierzch- niej do ok. 3000 HV 0,2.
P r z y k ł a d. Przetapianie prowadzono wiązką lasera diodowego o mocy 1,2 kW powierzchni płytek ze stopu tytanu OT4, o składzie chemicznym 0,3% Fe, 0,15% Si, 0,1% C, 1,53% Al., 1,1% MN, 0,05% N2, o twardości 170-200 HV 0,2, w atmosferze azotu o natężeniu przepływu 8,0 l/min, z pręd- kością 0,6 m/min. Uzyskano wysokiej jakości warstwę wierzchnią bez pęknięć i wad, o grubości 0,8 mm, o twardości do 3100 HV 0,2 na głębokości do ok. 0,15 mm, a na głębokości wtopienia od 0,15 do 0,45-0,5 mm twardość nie spada poniżej 800-900 HV 0,2. Jest to wynikiem wydzielenia się w warstwie przetopionej wiązką promieniowania laserowego dużej mocy azotków tytanu TiN oraz węglików tytanu TiC. Przez odpowiednią zmianę mocy wiązki i prędkości przetapiania uzyskano war- stwy wierzchnie o grubości w zakresie 0,7 do ok. 1,5 mm, o twardości w 1800-3100 HV 0,2.
Zastrzeżenie patentowe
Sposób wytwarzania warstwy wierzchniej o wysokiej twardości na wyrobach z tytanu i jego sto- pów, znamienny tym, że przetapia się powierzchnię wyrobu wiązką lasera o mocy 1,0-2,0 kW w osło- nie z azotu z prędkością 0,2-0,8 mm przy natężeniu przepływu azotu w zakresie 2,0-10 l/min.
Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.
