ШИХТА ДЛЯ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОГО НАПЕКАНИЯ Российский патент 2003 года по МПК C23C24/08 C22C33/02 

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для создания износостойких, антифрикционных покрытий на поверхностях новых и изношенных деталей.

Известна шихта для получения износостойких материалов посредством диффузионного спекания частиц металлических порошков с карбамидоформальдегидной смолой (Кривочуров Н.Т. Разработка технологии восстановления деталей напеканием с одновременной нитроцементацией слоя: Автореф. дис. канд. тех. наук. - Челябинск. 1991. - 20 с.). Недостатком данной шихты является то, что напекаемый ею слой не имеет ярко выраженных антифрикционных свойств.

Наиболее близкой по своей технической сущности является шихта для напекания, содержащая железный порошок и фторид кальция (Ярошевич В.К., Белоцерковский М. А. Антифрикционные покрытия из металлических порошков. - Минск: Наука и техника, 1981, с.45).

Недостатком данной шихты является то, что подобный состав порошковой композиции применим для получения изделий методом порошковой металлургии и не может быть использован для получения покрытий электроконтактным напеканием(ЭКН), так как вследствие магнитной сепарации разнородных порошков нарушается однородность свойств покрытия и происходит распад фторида кальция (CaF₂) из-за отсутствия защитной атмосферы.

Задачей настоящего изобретения является использование для электроконтактного напекания шихты из железного порошка и фторида кальция, повышение качества покрытия и снижение его себестоимости.

Настоящая задача решается тем, что шихта для ЭКН, содержащая железный порошок и CaF₂, дополнительно содержит карбамидоформальдегидную смолу (КФЖ) при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Фторид кальция - 8-14
Карбамидоформальдегидная смола - 2,1-15
Железный порошок - остальное
Изобретательский уровень предлагаемой заявки достигается тем, что в процессе распада карбамидоформальдегидной смолы в микропорах покрытия (в определенный момент времени) образуется атмосфера с повышенным содержанием водорода, что предотвращает распад фторида кальция при температурах электроконтактного напекания. То есть карбамидоформальдегидная смола при всех ее известных положительных свойствах в таком сочетании компонентов используется еще и как источник водорода.

Порядок приготовления шихты следующий: порошки железа и CaF₂ смешиваются в необходимом соотношении и пропитываются 66%-ым водным раствором КФЖ, после испарения воды при температуре 70-80^oС измельчается. При этом происходит связывание частиц железного порошка и фторида кальция, что позволяет в дальнейшем предотвратить магнитную сепарацию и обеспечить равномерность свойств покрытия.

При электроконтактном напекании предлагаемой композиции будет происходить ее разогрев до температуры спекания железного порошка. При этом частицы фторида кальция будут находиться в матрице из спеченных частиц железа. В процессе распада КФЖ происходит образование свободных радикалов углерода и азота, что позволяет упрочнить железный порошок за счет насыщения его углеродом и азотом и предотвратить распад CaF₂. После завершения процесса спекания образуется покрытие, имеющее в своем составе частицы "твердой смазки" в виде фторида кальция и микропористость, что обеспечивает после пропитки напеченного слоя маслом эффект самосмазываемости ею в процессе эксплуатации.

Процентное соотношение компонентов в порошковой композиции было получено в результате обработки экспериментальных данных. Содержание компонентов изменялось в каждой серии опытов. Параметры процесса ЭКП были установлены на уровне, обеспечивающем наличие микропористости 12-25% и насыщения железного порошка углеродом до 0,3-0,45% и азотом до 0,4%. Величины параметров в каждом опыте оставались постоянными и составляли: напряжение холостого хода трансформатора U_хх= 3,88 В при ширине ролика-электрода 22 мм, сила тока I= 11,3 кА, скорость наращивания 7,2•10^-3 м/с, давление ролика-электрода 22 МПа.

Пример 1. Содержание фторида кальция 8%, карбамидоформальдегидной смолы 12,1%, остальное железный порошок. При дальнейшем уменьшении содержания фторида кальция и КФЖ наблюдалось снижение качества покрытия из-за снижения относительной износостойкости до уровня 1,2-1,6 по сравнению с закаленной сталью 45.

Пример 2. Содержание фторида кальция 14%, карбамидоформальдегидной смолы 15%, остальное железный порошок. При дальнейшем увеличении содержания фторида кальция и КФЖ наблюдалась потеря сплошности покрытия из-за снижения спекаемости порошковой композиции, снижение прочности покрытия с основой, горение КФЖ.

Пример 3. Содержание фторида кальция 11%, карбамидоформальдегидной смолы 13,5%, остальное железный порошок. При таком содержании компонентов наблюдалось качественное формирование покрытия, повышение микротвердости частиц железного порошка до уровня 4800-5200 МПа. Анализ микрошлифов показал равномерное распределение частиц фторида кальция в покрытии, наличие микропористости 18-20%. Относительная износостойкость находилась на уровне 2,8-3 по сравнению с закаленной сталью 45.

Таким образом, применение предлагаемого состава позволяет получать качественные покрытия на поверхностях деталей при использовании недорогих и доступных материалов.

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано для создания износостойких, антифрикционных покрытий на поверхностях новых и изношенных деталей. Техническим результатом изобретения является повышение качества покрытия, в частности его износостойкости, и снижение себестоимости. Предложенная шихта для электроконтактного напекания содержит железный порошок и фторид кальция и дополнительно содержит карбамидоформальдегидную смолу при следующих соотношениях компонентов, мас.%: фторид кальция 8-14, карбамидоформальдегидная смола 12,1-15, железный порошок - остальное.

Шихта для электроконтактного напекания, содержащая железный порошок и фторид кальция, отличающаяся тем, что, она дополнительно содержит карбамидоформальдегидную смолу при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Фторид кальция - 8-14
Карбамидоформальдегидная смола - 12,1-15
Железный порошок - Остальноер