ШИХТА ЭЛЕКТРОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК C22C29/08 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к композиционным материалам, предназначенным для легирования металлических поверхностей.

Известен материал - стандартный твердый сплав ВК8, содержащий в мас.%: карбид вольфрама - 92 и кобальт - 8. (ГОСТ 3882-74). При легировании известный материал обеспечивает следующие характеристики покрытия: микротвердость 15,2 ГПа, сплошность 85%, толщину слоя - 25 мкм.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является шихта электродного материала, содержащая следующие компоненты в мас. %: карбид вольфрама 73,6 - 87,4, кобальт 6,4 - 7,6, хром 0,8 - 3,2, кремний 0,165 - 0,64, железо 0,2 - 0,8, бор 0,12 - 0,52, никель - остальное [1].

Введение композиционного порошка на основе никеля (ПН73Х16С3Р3М) в исходную смесь карбида вольфрама и кобальта позволяет улучшить характеристики легированного слоя, однако предел вводимой добавки ограничен невысокой механической прочностью электродного материала.

В основу изобретения положена задача разработать такой состав шихты, который бы обеспечил увеличение содержания в нем композиционного порошка на основе никеля и соответственно уменьшение расхода твердого сплава с одновременным улучшением качества электродного материала и характеристик легированного слоя.

Поставленная задача решается тем, что шихта электродного материала для электроискрового легирования, включающая карбид вольфрама, кобальт и композиционный порошок на основе никеля согласно изобретению, содержит 25 - 50 мас. % композиционного порошка на основе никеля дисперсностью = 30 мкм при следующем соотношении компонентов в шихте, в мас.%:
никель - 18 - 36,5
хром - 4 - 8
бор - 1 - 1,8
кремний - 1 - 2,0
железо - 1 - 1,7
кобальт - 4 - 6
карбид вольфрама - остальное
Преимущества предлагаемого технического решения заключаются в следующем.

Содержание в составе шихты композиционного порошка на основе никеля в количестве менее 25 мас.% несколько увеличивает прочностные характеристики электродного материала за счет увеличения количества твердого сплава, но в то же время повышает его расход и снижает качество легированного слоя по сплошности, толщине и износостойкости.

Поддержание дисперсности композиционного порошка более 30 мкм ограничивает количество его, т.к. ухудшается механическая прочность электродного материала. Повышение содержания композиционного порошка более 50% заявленной дисперсности приводит к ухудшению качества электродного материала по механической прочности. Основные характеристики покрытий при этом снижаются.

Пример : Смесь порошков исходных компонентов, причем композиционный порошок на основе никеля измельчен до размера частиц - 30 мкм, замешивали с пластификатором (5%-ный раствор синтетического каучука в бензине), прессовали в форме при давлении прессования 0,7 - 1,0 т/см² и спекали при 1400 - 1450^oC в защитной атмосфере (водороде).

Составы смесей порошков приведены в таблице 1.

Электроэрозионное нанесение покрытий проводили на установке "Элитрон-10" с ручным перемещением электрода-инструмента на режим 1 при токе легирования 0,7 А, частоте вибрации электрода 100 Гц, в воздушной среде.

Физико-механические свойства электродных материалов предложенного состава и характеристики покрытий, полученных на образцах размером 10х10х3 мм из стали 45 с использованием этих электродных материалов в сопоставлении со свойствами и характеристиками известных электродных материалов, приведены в таблицах 2 и 3.

Как следует из приведенных в таблицах данных электродный материал из предложенного состава шихты количественного и заявленной дисперсности композиционного порошка на основе никеля обеспечивает по сравнению с известным электродным материалом повышение эффективности процесса эрозионной обработки, увеличение толщины слоя и износостойкости покрытия. Кроме того, увеличение количества композиционного порошка на основе никеля в составе шихты позволит снизить расход твердого сплава.

Источники информации
1. Журнал "Электронная обработка материалов", 1990 г., N 2, с. 25 - 29.

Шихта, содержащая карбид вольфрама, кобальт и композиционный порошок на основе никеля, согласно изобретению содержит 25-50% композиционного порошка на основе никеля дисперсностью - 30 мкм при следующем соотношении компонентов в шихте, мас.%: никель 18-36,5, хром 4-8, бор 1-1,8, кремний 1-2, железо 1-1,7, кобальт 4-6, карбид вольфрама остальное. Изобретение позволяет улучшить качество электродного материала по механической прочности и качество легированного слоя по сплошности и износостойкости. 3 табл.

Шихта электродного материала для электроискрового легирования, включающая карбид вольфрама, кобальт и композиционный порошок на основе никеля, содержащий, мас.%: никель - 73, хром - 16, бор - 3,5, кремний - 4,0, железо - 3,5, отличающаяся тем, что она содержит 25 - 50 мас.% композиционного порошка на основе никеля дисперсностью ≤ 30 мкм при следующем соотношении компонентов в шихте, мас.%:
Никель - 18 - 36
Хром - 4 - 8
Бор - 1 - 1,8
Кремний - 1 - 2
Железо - 1 - 1,7
Кобальт - 4 - 6
Карбид вольфрама - Остальное