СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1994 года по МПК B22F7/00 C23C16/16 

Изобретение относится к способам изготовления металлических изделий сложной формы, преимущественно литьевых пресс-форм и штампов, которые могут быть использованы в различных областях техники для изготовления, например, деталей из пластмасс, резины и т.п.

Известны способы изготовления литьевых пресс-форм, штампов и других изделий из металла путем механического изготовления формозадающей модели с последующим техническим или электрохимическим осаждением из раствора на ее поверхности слоя металла с последующим отделением получаемого покрытия от поверхности модели (Б. Я.Казначей, Гальванопластика в промышленности, М., 1955).

Недостатками таких способов являются сложность отделения металлического изделия от модели, трудоемкость, малая производительность, большая продолжительность процессов, достигающая нескольких месяцев. Скорость осаждения металла на поверхности модели составляет 3-4 мкм/ч, кроме того рабочие поверхности изготовляемых изделий имеют низкое качество.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления металлических изделий, включающий создание на поверхности металлической мастер-модели путем осаждения разделительного антиадгезионного слоя оксида никеля путем осаждения из паров тетракарбонила никеля в присутствии кислорода, наращивание слоя никеля из паров карбонила никеля до требуемой толщины. Весь процесс ведется в вакууме (10 мм рт.ст.) и при температуре 150-180^оС (а.с. СССР N 820254, кл. С 23 С 11/10, 1978).

Недостатком этого способа является наличие промежуточной операции получения антиадгезионного разделительного слоя, связанной с использованием взрывоопасной смеси карбонила с кислородом, низкая твердость и износостойкость рабочей поверхности получаемого изделия.

Целью изобретения является повышение твердости и износостойкости рабочей поверхности металлических изделий, а также повышение безопасности процесса изготовления металлических изделий.

Цель достигается тем, что в способе изготовления металлических изделий, включающем разложение карбонилов железа, никеля или хрома с последующим осаждением паров на поверхности мастер-модели, модель изготавливается из композиции, представляющей собой выполненный порошком металла полимер с модулем упругости 3-25 МПа, а процесс разложения карбонилов металлов проходит в присутствии ароматических соединений или силанов сначала при температуре 145-170^оС, а потом при 280-310^оС.

Сопоставительный анализом с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленное техническое решение отличается от известного тем, что осаждение паров карбонилов происходит на поверхности модели, изготовленной из наполненного порошком металла полимера с модулем упругости 3-25 МПа и процесс происходит в присутствии ароматических соединений или силанов. Таким образом заявленное техническое решение соответствует изобретения "Новизна".

Анализ известных технических решений показывает, что достигнуть значений твердости и износостойкости, которые обеспечивает заявленное техническое решение, не удается. Таким образом заявленный способ позволяет получить новое свойство, на основании которого можно сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию изобретения "Существенные отличия".

Технологический процесс получения изделий протекает следующим образом.

Мастер-модель с модулем упругости Е нагревают в вакууме Р до температуры Т₁ и выдерживают в течение 1 ч для дегазации поверхности, после чего производится подача паров карбонила металла и ароматического соединения или силана с концентрацией 0,05-1,00% до получения поверхностного слоя заданной толщины. Затем процесс продолжают при температуре Т₂ до получения заданных размеров изделия, прекращают подачу паров карбонила и охлаждают до комнатной температуры.

Предполагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами, приведенными в таблице.

В примерах 1, 2, 3 использованы толуол, ксилол, бензол соответственно. В примерах 4, 5 использованы тетраэтоксисилан и винилтриацетоксилан. Пример 6 выполнен по способу А.с. СССР N 820254, кл. С 23 С 11/10, 1978 (при температуре Т₁ создается антиадгезионный слой оксида никеля, а мастер-модель выполнена из железа).

Испытания на износостойкость проводят методом качения на специальном стенде (Черкун В. Е; Ремонт тракторных гидравлических систем. М.: Колос, 1984, с. 175). Длительность испытания составляет 500 ч. После чего замеряют изменение линейных размеров оптиметром типа ИКГ с ценой деления 0,001 мм. За износостойкость принимается величина (мм), равная изменению линейного размера до и после испытания. Определение микротвердости проводят на приборе ПМТ-3 при нагрузке 50 г по методике ГОСТ 9450-60.

Из композиции, представляющей полимер - металл с модулем упругости 3 - 25 МПа, формируют мастер-модель, осаждают на нее путем разложения паров карбонилов Fe, Ni и Cr в присутствии ароматических соединений или силанов в две стадии при температуре 145 - 170°С и 270 - 310°С. 1 табл.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ путем разложения паров карбонилов Fe, Ni и Cr в вакууме с последующим осаждением паров на поверхность мастер-модели при 145 - 310^oС, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости и износостойкости рабочей поверхности изделий, а также повышения безопасности процесса изготовления металлических изделий, мастер-модель формируют из композиции, представляющей собой наполненный порошком металла полимер, причем модуль упругости композиции полимер - металл составляет 3 - 25 МПа, а процесс разложения карбонила металлов на поверхности мастер-модели проводят в присутствии ароматических соединений или силанов сначала при 145 - 170^oС, а потом при 270 - 310^oС.