СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК B22F3/12 C22C29/08 

Описание патента на изобретение RU2300445C2

Изобретение относится к области порошковой металлургии, преимущественно может использоваться для получения электроконтактных материалов.

Электроконтактные материалы, работающие в условиях динамических нагрузок, помимо высоких прочности и электропроводности должны иметь достаточно высокие твердость и износостойкость. С этой целью материалы, предназначенные для изготовления электроконтактных изделий, изготавливают на основе карбида вольфрама с добавлением легирующих материалов.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения материала [Патент на изобретение РФ №2203340, С2, 7 С22С 29/08, В22F 3/12, 2001], состоящего из меди, кобальта и карбида вольфрама, заключающийся в смешивании порошков WC, Со и Cu и добавлением в полученную смесь спиртового раствора ортофосфорной кислоты таким образом, чтобы смесь состояла из компонентов при следующих соотношениях компонентов, вес.%: медь 10-40, ортофосфорная кислота 0.6-6.0, карбид вольфрама и кобальт - остальное. Затем производят пластифицирование полученной массы составом растворенного в бензине каучука, а жидкофазное спекание осуществляют в вакуумных печах при температуре 1220-1350°С. Полученный материал обладает высокими электропроводностью и прочностью, но неудовлетворительными твердостью и износостойкостью, а предлагаемый способ не обеспечивает стабильности свойств материала.

Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение твердости и износостойкости твердосплавного электроконтактного материала с одновременным улучшением способа его изготовления.

Технический результат достигается способом изготовления композиционного материала электротехнического назначения, включающего смешивание порошков, введение в полученную смесь спиртового раствора ортофосфорной кислоты, пластифицирование, прессование и вакуумное жидкофазное спекание. При этом смешивание порошков осуществляют в два этапа, сначала смешивают порошки вольфрамокобальтового твердого сплава и меди, затем полученную смесь смешивают с графитом, после чего вводят спиртовой раствор ортофосфорной кислоты при следующих соотношениях компонентов, вес.%: медь 40-60; графит 1,0-3,0; Н3РО42Н5ОН 0,8-1,5; твердый сплав WC+Co остальное; а в процессе нагревания при спекании производят две изотермические выдержки. При этом первую изотермическую выдержку при нагревании производят при температуре образования легкоплавкой эвтектики Cu-Р, вторую изотермическую выдержку при нагревании производят при температуре образования легкоплавкой эвтектики Со-Р. А жидкофазное спекание композиционного материала проводят при температуре ликвидуса системы Cu-Со-Р.

На фиг.1 показана микроструктура композиционного материала электротехнического назначения после травления; на фиг.2 - нетравленая микроструктура композиционного материала.

Для получения заявляемого материала в порошок вольфрамокобальтового твердого сплава типа ВК6 или ВК8 (соответственно в вес.: 94% WC + 6% Со и 92% WC + 8% Со) добавляют порошок меди и производят смешивание в течение 45-60 мин. Затем в полученную смесь вводят порошок графита и производят замешивание в течение 10-15 мин, т.е. так, чтобы графит частично обволок частицы меди и кобальта. В полученную смесь добавляют спиртовой раствор ортофосфорной кислоты Н3РО42Н5ОН, перемешивают в течение 10-15 мин и далее действия производят по типовому технологическому процессу порошковой металлургии до спекания изделий, т.е. полученную смесь пластифицируют бензиновым раствором каучука, прессуют из него изделия. Количество спиртового раствора ортофосфорной кислоты добавляют такое, чтобы в итоге в материале содержалось 0,8-1,5 вес.% фосфора.

Жидкофазное спекание изделий производят в вакуумных печах. В процессе нагревания до температуры спекания производят две изотермические выдержки. Первую изотермическую выдержку при нагревании производят при температуре образования легкоплавкой эвтектики Cu-Р, т.е. при температуре 600-714°С в течение 5-10 мин в зависимости от содержания фосфора в смеси. Вторую изотермическую выдержку при нагревании производят при температуре образования легкоплавкой эвтектики Со-Р, т.е. при температуре 1000-1050°С в течение 15-20 мин. Жидкофазное спекание композиционного материала проводят в течение 60-100 мин при температуре ликвидуса системы Cu-Со-Р с учетом соотношений компонентов, т.е. для заявляемого материала это 1150-1300°С.

Благодаря заявляемому способу смешивания компоненты композиционного материала равномерно распределены по всему объему материала, что является признаком стабильности физико-механических свойств и структуры по всему объему материала. Образующиеся в процессе спекания легкоплавкие эвтектики CuP и СоР активизируют процессы растворения твердых фаз (карбидов вольфрама) в жидкой фазе (меди) и улучшают процессы смачивания компонентов между собой.

Экспериментально было обнаружено, что имеющиеся в заявляемом материале зерна карбида вольфрама в процессе спекания образуют карбидный каркас 1 (фиг.1, 2), обеспечивающий высокую твердость изделию. Так как кобальт и медь не являются карбидообразующими элементами, то графит в материале выделяется в виде разноориентированных пластинчатых включений 2 (фиг.1, 2), которые придают высокую износостойкость материалу. Так как система Cu-Co сама по себе является несмешиваемой в термодинамических условиях, то при исследовании микроструктуры обнаружены фазы меди 3 (фиг.2), которые обеспечивают высокую электропроводность и прочность композиционного материала. В итоге заявляемый материал имеет плотность 9,0-10,0 г/см3, твердость Бринелля не менее 900 МПа, прочность на разрыв 500-800 МПа.

Похожие патенты RU2300445C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ 2005
  • Емельянов Евгений Николаевич
  • Довгаль Олег Владимирович
  • Пузикова Анна Анатольевна
  • Куренкова Ольга Владимировна
RU2300446C2
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВОЛЬФРАМ-УГЛЕРОД-МЕДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА МЕДНЫХ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ 2011
  • Романов Денис Анатольевич
  • Будовских Евгений Александрович
  • Громов Виктор Евгеньевич
RU2464354C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ 2020
  • Ершов Алексей Станиславович
  • Васин Валерий Викторович
  • Емельянов Евгений Николаевич
  • Ершова Евгения Александровна
RU2759186C1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МОЛИБДЕН-УГЛЕРОД-МЕДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА МЕДНЫХ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ 2011
  • Романов Денис Анатольевич
  • Будовских Евгений Александрович
  • Громов Виктор Евгеньевич
RU2470089C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДОСПЛАВНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 2001
  • Чигрин Ю.Л.
  • Васин В.В.
  • Конаков А.В.
  • Довгаль О.В.
RU2203340C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРАВЯЩЕГО АЛМАЗНОГО ИНСТРУМЕНТА 2001
  • Чигрин Ю.Л.
  • Васин В.В.
  • Конаков А.В.
  • Довгаль О.В.
RU2203772C2
Матрица для алмазного инструмента на основе карбида вольфрама со связкой из эвтектического сплава Fe-C и способ её получения 2020
  • Шарин Петр Петрович
  • Акимова Мария Панфиловна
  • Атласов Виктор Петрович
  • Ноговицын Роберт Георгиевич
  • Попов Василий Иванович
  • Светлолобов Матвей Васильевич
RU2754825C1
СПОСОБ ПРОПИТКИ АЛМАЗОСОДЕРЖАЩИХ БРИКЕТОВ ЛЕГКОПЛАВКИМИ МЕТАЛЛАМИ И СПЛАВАМИ 2014
  • Шарин Петр Петрович
  • Лебедев Михаил Петрович
  • Яковлева Софья Петровна
  • Гоголев Василий Егорович
  • Атласов Виктор Петрович
  • Попов Радислав Валерьевич
RU2580264C1
Шихта для гибридного композиционного материала и способ его получения 2016
  • Савченко Николай Леонидович
  • Саблина Татьяна Юрьевна
  • Севостьянова Ирина Николаевна
  • Григорьев Михаил Владимирович
  • Кульков Сергей Николаевич
  • Буякова Светлана Петровна
RU2620221C1
Способ получения спеченного твердого сплава 2017
  • Гордеев Юрий Иванович
  • Ясинский Виталий Брониславович
  • Бинчуров Александр Сергеевич
RU2679026C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 300 445 C2

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению композиционных материалов на основе карбида вольфрама для электрических контактов. Способ изготовления композиционного материала электротехнического назначения включает смешивание порошков в два этапа, сначала порошки вольфрамокобальтового твердого сплава и меди, затем полученную смесь смешивают с графитом. После чего в полученную смесь вводят спиртовой раствор ортофосфорной кислоты при следующем соотношении компонентов вес.%: медь 40-60; графит 1,0-3,0; Н3РО42Н5ОН 3,0-6,0; твердый сплав остальное. Затем проводят пластифицирование, прессование и вакуумное жидкофазное спекание. В процессе нагрева при спекании производят две изотермические выдержки, первую - при температуре образования легкоплавкой эвтектики Cu-Р, вторую - при температуре образования легкоплавкой эвтектики Со-Р. Техническим результатом является повышение твердости и износостойкости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения RU 2 300 445 C2

1. Способ изготовления композиционного материала электротехнического назначения, включающий смешивание порошков, введение в полученную смесь спиртового раствора ортофосфорной кислоты, пластифицирование, прессование и вакуумное жидкофазное спекание, отличающийся тем, что смешивание порошков осуществляют в два этапа, сначала смешивают порошки вольфрамокобальтового твердого сплава и меди, затем полученную смесь смешивают с графитом, после чего вводят спиртовой раствор ортофосфорной кислоты при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Медь40-60Графит1,0-3,0Н3РО42Н5ОН3,0-6,0Твердый сплавОстальное

а в процессе нагрева при спекании производят две изотермические выдержки: первую - при температуре образования легкоплавкой эвтектики Cu-Р, вторую - при температуре образования легкоплавкой эвтектики Со-Р.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкофазное спекание проводят при температуре ликвидуса системы Cu-Со-Р.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2300445C2

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДОСПЛАВНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА 2001
  • Чигрин Ю.Л.
  • Васин В.В.
  • Конаков А.В.
  • Довгаль О.В.
RU2203340C2
СПЕЧЕННЫЙ КОМПОЗИЦИОНЫЫЙ МЕДНО-ГРАФИТОВЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1995
  • Гершман Иосиф Сергеевич
  • Репников Николай Николаевич
  • Чужко Радий Константинович
  • Тимофеев Анатолий Николаевич
  • Буше Николай Александрович
  • Чернокожев Игорь Иванович
  • Колягин Владимир Анатольевич
  • Кирьянчев Николай Егорович
  • Бельдей Валентин Васильевич
RU2088682C1
US 3807965 А, 30.04.1974
Походная разборная печь для варки пищи и печения хлеба 1920
  • Богач Б.И.
SU11A1
Способ крашения тканей 1922
  • Костин И.Д.
SU62A1

RU 2 300 445 C2

Авторы

Чигрин Юрий Леонидович

Емельянов Евгений Николаевич

Довгаль Олег Владимирович

Штанов Олег Викторович

Васин Валерий Викторович

Даты

2007-06-10Публикация

2005-07-08Подача