RU1835433C - Method of articlesъ manufacturing mainly of casting moulds and punches - Google Patents

Abstract

Использование: изготовление литейных форм, пресс-форм и штампов сложной формы 1 и может найти применение в металлургической промышленности. Сущность изобретени ; повышение качества покрытий достигаетс  за счет осаждени  антиадгезионного сло  из паров металла с температурой плавлени , равной 0,34-0,56 температуры плавлени  металла основного сло , а при осаждении слоев подложку одновременно перемещают возвратно- поступательно в горизонтальной плоскости и вращают вокруг оси. 2 з,п.ф-лы, 1 ил.Usage: the manufacture of foundry molds, molds and dies of complex shape 1 and can find application in the metallurgical industry. SUMMARY OF THE INVENTION; Improving the quality of coatings is achieved by deposition of a release layer from metal vapor with a melting point of 0.34-0.56 the melting point of the metal of the base layer, and when the layers are deposited, the substrate is simultaneously moved back and forth in a horizontal plane and rotated about an axis. 2 s, par. F-ly, 1 ill.

Description

Изобретение относитс  к способам изготовлени  изделий, преимущественно литейных форм, пресс-форм и штампов сложной формы. Способ может быть использован в металлургической промышленности , машиностроении, при получении изделий из пластмасс, а также в любой другой отрасли производства, где необходимо изготовить изделие сложной формы.The invention relates to methods for manufacturing products, mainly foundry molds, molds and dies of complex shape. The method can be used in the metallurgical industry, mechanical engineering, in the manufacture of plastic products, as well as in any other manufacturing industry where it is necessary to manufacture a product of complex shape.

Целью изобретени   вл етс  улучшение качества покрыти  за счет повышени  его твердости и равномерности по толщине, получение покрыти  заданной толщины на издели х сложной формы, расширение круга материалов покрыти , автоматизаци  и достижение экологической чистоты способа .The aim of the invention is to improve the quality of the coating by increasing its hardness and uniformity in thickness, obtaining a coating of a given thickness on products of complex shape, expanding the range of coating materials, automation and achieving environmental cleanliness of the method.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе,- включающем последовательное осаждение в вакууме на подложку антиадге- зионного сло  и основного сло  металла, отделение издели  от подложки, нанесениеThis goal is achieved in that in a method comprising sequential vacuum deposition of a release layer and a base metal layer on a substrate, separating the article from the substrate, applying

покрыти  ведут направленным пучком паров металла, причем антиадгезионный слой. выполн ют из металла с температурой плавлени , равной 0,34-0,56 температуры плавлени  основного сло , а подложку одновременно перемещают возвратшшо- ступательно в горизонтальной плоское™ и вращают вокруг оси.the coatings are guided by a beam of metal vapor, with a release layer. they are made of metal with a melting point of 0.34-0.56 the melting temperature of the base layer, and the substrate is simultaneously moved back and forth in horizontal plane ™ and rotated about an axis.

Направленный пучок паров металла получают нагреванием верхнего сло  металла электронно-лучевой пушкой до температуры испарени . Отделение покрыти  от подложки осуществл ют в той же камере.A directed metal vapor beam is obtained by heating the upper metal layer with an electron beam gun to an evaporation temperature. The coating is separated from the substrate in the same chamber.

Сопоставительный анализ за вленного решени  с прототипом показывает, что предложенный способ имеет следующие су-, щественные отличительные признаки: нанесение покрыти  ведут направленным пучком паров металла; антиадгезионный слой выполн ют из металла с температурой плавлени , равной 0,34-0,56 температуры плавлени  металла основного сло ; подлож (ЛA comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the proposed method has the following significant distinguishing features: coating is carried out by a directed beam of metal vapor; the release layer is made of metal with a melting point of 0.34-0.56 the melting point of the metal of the base layer; substrate (L

сwith

0000

СО СЛCO SL

4 СО СО4 СО СО

ку перемещают возвратно-поступательно в горизонтальной плоскости и вращают вокруг оси; направленный пучок паров металла получают нагреванием верхнего сло  металла электронно-лучевой пушкой до температуры испарени ; отделение покрыти  от подложки осуществл ют в той же камере.ku move reciprocating in a horizontal plane and rotate around an axis; a directed beam of metal vapor is obtained by heating the upper metal layer with an electron beam gun to an evaporation temperature; the coating is separated from the substrate in the same chamber.

Таким образом, за вленное техническое решение соответствует критери м но- оизна и существенные отличи .Thus, the claimed technical solution meets the criteria of diversity and significant differences.

Указанные отличительные признаки придают за вленному решению новые дополнительные свойства по сравнению с прототипом: улучшение качества покрыти  за счет повышени  его твердости и равномерности по толщине; возможность получени  покрыти  заданной толщины на издели х сложной формы; расширение круга материалов покрыти ; автоматизаци  процесса; достижение экологической чистоты процесса получени  покрыти .These distinctive features give the inventive solution new additional properties compared to the prototype: improving the quality of the coating by increasing its hardness and uniformity in thickness; the possibility of obtaining a coating of a given thickness on products of complex shape; expanding the range of coating materials; process automation; achieving environmental cleanliness of the coating process.

На чертеже представлена установка дл  осуществлени  предлагаемого способа. Установка включает вакуумную камеру 1, в которой размещены электронно-лучева  пушка 2, водоохлаждаемые тигли 3 и 4 с испар емыми материалами 5 и 6, подложка 7, подложкодержатель 8, механизм дл  придани  подложке сложного движени  9, вспомогательна  электронно-лучева  пушка 10, заслонка 11, печь 12, подставка 13.The drawing shows an installation for implementing the proposed method. The installation includes a vacuum chamber 1, in which an electron beam gun 2 is placed, water-cooled crucibles 3 and 4 with evaporated materials 5 and 6, a substrate 7, a substrate holder 8, a mechanism for imparting a complex movement to the substrate 9, an auxiliary electron beam gun 10, a shutter 11, oven 12, stand 13.

Способ осуществл ют следующим образом: подложку сложной формы 5 помещают в вакуумную камеру 1 и закрепл ют на подложкодержателе 6. В водоохлаждаемые тигли 3 и 4 помещают испар емые материалы , в тигль 3 - материал покрыти , в тигль 4 - материал дл  создани  антиадгезионного сло . Затем производ т откачку вакуумной камеры до давлени  Па и включают электронно-лучевую пушку и механизм дл  придани  подложке сложного движени , представл ющего собой комбинацию вращательного и возвратно-поступательного движени .The method is carried out as follows: a substrate of complex shape 5 is placed in a vacuum chamber 1 and fixed on a substrate holder 6. Evaporated materials are placed in water-cooled crucibles 3 and 4, coating material in crucible 3, and material for creating an anti-adhesive layer in crucible 4. The vacuum chamber is then pumped out to a pressure of Pa and the electron beam gun and a mechanism are turned on to give the substrate a complex movement, which is a combination of rotational and reciprocal motion.

Электронным лучом разогревают материал антиадгезионного сло  до температуры испарени  и нанос т слой толщиной 30-40 мкм на подложку.The material of the release layer is heated by electron beam to an evaporation temperature, and a layer of a thickness of 30-40 microns is deposited on the substrate.

После нанесени  антиадгезионного сло  электронным лучом вспомогательной пушки 10 разогревают подложку до определенной температуры, а затем электронным лучом пушки 2 довод т материал покрыти , наход щийс  в водоохлажденном тигле 3, до температуры испарени  и провод т нанесение покрыти  до толщины 2 мм. В течение всего процесса подложка совершает сложное движение, а именно: возвратно-поступательное в совокупности с вращательным . После достижени  требуемой толщины покрыти  процесс прекращают, открывают заслонку 11 и перемещают подложку с покрытием в печь 12 на подставку 13. ПриAfter applying the release layer with the electron beam of the auxiliary gun 10, the substrate is heated to a certain temperature, and then the coating material in the water-cooled crucible 3 is brought to the evaporation temperature by the electron beam of gun 2 and the coating is applied to a thickness of 2 mm. During the entire process, the substrate makes a complex motion, namely: reciprocating in conjunction with rotational. After reaching the desired coating thickness, the process is stopped, the shutter 11 is opened, and the coated substrate is moved to the furnace 12 on the stand 13. When

нагревании в печи происходит разъединение покрыти  и подложки. Готовое изделие извлекают из вакуумной камеры и по известным методикам определ ют его свойства. Весь технологический процесс автоматизирован и занимает 5-6 ч.by heating in the furnace, the coating and the substrate are separated. The finished product is removed from the vacuum chamber and its properties are determined by known methods. The whole technological process is automated and takes 5-6 hours.

Предлагаемый способ дает возможность получать равномерное по толщине покрытие или издели  сложной формы из различных металлов с хорошим качеством,The proposed method makes it possible to obtain a uniform coating thickness or products of complex shape from various metals with good quality,

т.е. повышенной прочностью и плотностью. Подложка может быть выполнена из высокопористого материала.those. increased strength and density. The substrate may be made of highly porous material.

В таблице приведены полученные результаты . Получены покрыти  из никел ,The table shows the results. Nickel coatings obtained

хрома, молибдена, алюмини .chromium, molybdenum, aluminum.

Условием получени  качественного покрыти   вл етс  определенное соотношение температур плавлени  материала основного сло  и материала антиадгезионного сло . При соотношении Т плавлени  антиадгезионного сло  и Т плавлени  основного сло  0,34-0,56 (примеры 1-5) получают качественное равномерное покрытие с высокой твердостью, плотность которогоA prerequisite for obtaining a high-quality coating is a certain ratio of the melting points of the material of the base layer and the material of the release layer. With a ratio of T melting of the release layer and T melting of the base layer of 0.34-0.56 (examples 1-5), a high-quality uniform coating with high hardness is obtained, the density of which

равна плотности чистого металла.equal to the density of pure metal.

«.".

При значени хAt x

Т пл, антиадгезионного сло  Т пл. основного сло T pl, release layer T pl. main layer

, ,

больше 0,56, например, в случае Си и NI, это соотношение составл ет 0,74, при съеме покрыти  с подложки нарушаетс  его геомет- ри  из-за близости температур плавлени . При значени х этого отношени  меньше 0,34, например, в случае Си и W, оно составит 0,31.greater than 0.56, for example, in the case of Cu and NI, this ratio is 0.74; when the coating is removed from the substrate, its geometry is disturbed due to the proximity of the melting points. With values of this ratio less than 0.34, for example, in the case of Cu and W, it will be 0.31.

При этом в процессе осаждени  вольф- рама происходит повреждение антиадгезионного сло  меди, вследствие высокой температуры паров вольфрама.Moreover, during the deposition of tungsten, the release layer of copper is damaged due to the high temperature of the tungsten vapor.

Таким образом, приведенные парамет- ры, способа необходимы и достаточны дл  достижени  поставленной цели.Thus, the above parameters, methods are necessary and sufficient to achieve the goal.

Изготовление покрытий и изделий этим способом позволит улучшить их качество за счет увеличени  твердости, плотности, пол- учени  равномерных покрытий на подложках и издели х сложной формы.The manufacture of coatings and products in this way will improve their quality by increasing the hardness, density, half uniform coatings on substrates and products of complex shape.

Данный способ автоматизирован и легко регулируетс  при переходе с одного материала покрыти  на другой и смене формы подложек.This method is automated and easily controlled when switching from one coating material to another and changing the shape of the substrates.

Важным преимуществом предлагаемого способа перед прототипом, который прин т нами за базовый объект (он используетс  на В зниковском заводе осветительной арматуры, г, В зники)  вл етс  его экологическа  чистота. Исходные материалы не вредны дл  здоровь , в то врем , как используемые в прототипе карбонильные соединени  никел  высоко токсичны. При разложении этих соединений образуетс  большое количество окислов углерода, в особенности, угарного газа. При использовании предлагаемого способа вредные выбросы полностью отсутствуют5.An important advantage of the proposed method over the prototype, which we took as the base object (it is used at the Znikovsky plant of lighting fixtures, g, Vzniki) is its environmental cleanliness. The starting materials are not harmful to health, while the nickel carbonyl compounds used in the prototype are highly toxic. The decomposition of these compounds produces a large amount of carbon oxides, especially carbon monoxide. When using the proposed method, harmful emissions are completely absent5.

Прдсчитать конкретный экономический эффект не представл етс  возможным. Однако , ои будет получен за счет улучшени  качества получаемых изделий и покрытий, улучшени  условий труда, автоматизации процесса, его экологической чистоты, отсутстви  необходимости очистки газовых выбросов в атмосферу.It is not possible to calculate a specific economic effect. However, it will be obtained by improving the quality of the products and coatings obtained, improving working conditions, automating the process, its environmental cleanliness, and there is no need to clean gas emissions into the atmosphere.

00

55

00

Claims (3)

1.Способ изготовлени  изделий, преимущественно литейных форм и штампов, включающий осаждение в вакууме на подложку антиадгезионного сло  и основного сло  металла с последующим отделением издели  от подложки, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  качества покрытий , антиадгезионный слой осаждают из паров металла с температурой плавлени , равной 0,34-0,56 температуры плавлени  металла основного сло .1. A method of manufacturing products, mainly foundry molds and dies, including vacuum deposition of a release layer and a base metal layer on a substrate, followed by separation of the product from the substrate, and so on, in order to improve quality coatings, the release layer is deposited from metal vapor with a melting point of 0.34-0.56 the melting point of the metal of the base layer. 2.Способ по п.1, отличающийс  тем, что, с целью повышени  равномерности покрытий, при осаждении слоев подложку одновременно перемещают возвратно-поступательно в горизонтальной плоскости и вращают вокруг оси.2. The method according to claim 1, characterized in that, in order to increase the uniformity of the coatings, when the layers are deposited, the substrate is simultaneously moved back and forth in a horizontal plane and rotated about an axis. 3.Способ по пп.1 и2,отличающий- с   тем, что отделение покрыти  от подложки осуществл ют в той же камере.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the coating is separated from the substrate in the same chamber. к to Z3Z3 L.L. WMWM ЧH -//- // v- i / v «/-у I /A I / v- i / v "/ -u I / A I / A A -+-Г- -j.A A - + - G- -j. дd CZJ OB Czj ob Ч V| f, f- -Жз r%-/ -NVH v | f, f- -Js r% - / -NV Lv-d t Tf  Lv-d t Tf З.ГZ.G дd