СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2008 года по МПК C23C24/08 B22F7/04 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения покрытий из металлических порошковых материалов путем припекания.

Известен способ получения покрытий из металлического порошка, включающий нанесение металлического порошка на поверхность подложки и его припекание при помощи двух роликовых электродов, через которые пропускают электрический ток и одновременно прикладывают давление [А.с. СССР №1743697, МПК В22F 7/04, 1992 (опубл.)].

Недостатками способа являются невысокие физико-механические характеристики покрытия.

Наиболее близким к изобретению по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения порошковых покрытий, включающий нанесение на поверхность металлической основы, нагретой до 70-90°С, слоя желеобразного флюса, прогретого до 100-120°С, последующее нанесение слоя из высушенного до влажности 3-4% металлического порошка и припекание его при помощи роликовых электродов, используя импульсы переменного электрического тока, длительность которых составляет 0,7-0,8 периода синусоиды, а длительность паузы между импульсами составляет 0,2-0,3 периода синусоиды [Патент РБ 3851, МПК В22F 7/04, 2000 (прототип) (опубл.)].

Недостатками известного способа являются невысокие механические характеристики покрытия и срок службы.

Задача изобретения состоит в увеличении срока службы и улучшении механических характеристик покрытия.

Поставленная задача решается тем, что, согласно способу получения покрытий на основе порошковых материалов, включающему предварительное нанесение на поверхность металлической основы, нагретой до 70-90°С, слоя желеобразного флюса, прогретого до 100-120°С, последующее нанесение слоя из высушенного до влажности 3-4% металлического порошка и припекание его при помощи роликовых электродов, используя импульсы переменного электрического тока, длительность которых составляет 0,7-0,8 периода синусоиды, а длительность паузы между импульсами составляет 0,2-0,3 периода синусоиды, перед нанесением на слой желеобразного флюса металлический порошок прогревают до температуры 110-130°С.

Решение поставленной задачи обеспечивается за счет повышения прочности в зонах контактного взаимодействия между частицами порошкового покрытия, а также между покрытием и металлической основой. Этому способствует уменьшение площади оксидных пленок на поверхности металлических порошковых частиц и увеличение вследствие этого количества металлических контактов между ними вследствие снижения температурных градиентов в материале при указанных температурных условиях обработки компонентов.

Полученное предложенным способом покрытие по сравнению с покрытием, полученным известным способом, обладает повышенными механическими свойствами и увеличенным сроком службы.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1 (по прототипу). Получают покрытие из металлического порошкового материала методом электроконтактного припекания. В качестве металлической основы используют медную ленту марки ДПРНМ-0,35×15 НДМ 3 ГОСТ 1173-77, а в качестве материала покрытия - медный порошок ПМС-1 ГОСТ 4960-75 с размером частиц 50-100 мкм. Нанесение покрытия осуществляют на установке, выполненной на базе машины контактной сварки МШ-3207. В подающем устройстве медную ленту нагревают до температуры 80°С. На поверхность медной ленты наносят слой желеобразного флюса ПКБ-26 М толщиной 60-70 мкм и прогревают его до температуры 110°С. С помощью дозатора наносят предварительно высушенный до влажности 3% порошковый материал и формируют слой металлического порошка по толщине. Затем медную ленту с нанесенным и сформированным порошковым слоем помещают между двумя роликовыми электродами диаметром 200 мм и шириной 16 мм, сжимаемыми с помощью пневмоцилиндров, и прокатывают с пропусканием переменного электрического тока частотой 50 Гц в виде импульсов, описываемых неполной синусоидой, длительность которых меньше периода синусоиды и составляет 0,75 ее периода, а длительность паузы составляет 0,25 периода синусоиды, и одновременным прикладыванием давления. В результате осуществляют припекание порошкового слоя к ленте. Необходимую длительность импульса в относительных величинах устанавливают на блоке управления машины контактной сварки МШ-3207. Основные показатели технологического процесса приведены в таблице 1.

Таблица 1
Показатели технологического процессаПоказателиУсилие прижатия электродов, НСкорость припекания, м/сТок, кАТолщина порошкового слоя, мкмТолщина полученного покрытия, мкмКоличественные характеристики95000,0317-19190-20090-100

Пример 2. Пример 2 отличается от примера 1 тем, что перед нанесением на слой желеобразного флюса металлический порошок прогревают до температуры 110-130°С в обогреваемом дозаторе.

Для иллюстрации изобретения в табл.2 приведены способы и параметры технологических процессов, а в табл.3 и 4 - сравнительные свойства покрытий, полученных из металлических порошковых материалов.

Прочность соединения покрытия с металлической основой определяют по ГОСТ 10885-75, прочность покрытия при растяжении - по ГОСТ 1497-73.

Как следует из приведенных данных, покрытия, полученные предложенным способом, по сравнению с покрытиями, полученными известным способом, характеризуются повышенными механическими характеристиками и увеличенным сроком службы.

Испытания, проведенные в ИММС им. В.А.Белого НАН Б подтвердили высокую эффективность предложенного способа. Из полученного по предлагаемому способу материала были изготовлены детали для узлов трения технологического оборудования ОАО «Гомельобои".

Таблица 2
Получение порошковых покрытийНаименование параметров технологического процессаСпособ получения покрытий и параметры технологического процессаПо прототипуЗапредельныеЗаявляемыеЗапредельные123456781. Температура нагрева металлической основы, °С8080808080808080802. Температура прогрева слоя желеобразного флюса, °С1101101101101101101101101103. Температура прогрева металлического порошка, °С-95100105110120130135140

Таблица 3
Сравнительные свойства покрытий, полученных из медного порошка ПМС-1 ГОСТ 4960-75Номера полученных покрытийХарактеристики покрытийСрок службы в опорах вращающихся валов, часПрочность соединения покрытия с металлической основой, МПаПрочность покрытия при растяжении, МПаПрототип145295-30097-1031157310-312107-1092159312-313112-1133163315-317112-1144171320-325116-1175173325-329118-1226170324-327116-1187160315-318113-1148156310-312109-111Примечание. При определении характеристик были испытаны по 5 образцов покрытий каждого вида и проведена статистическая обработка результатов испытаний

Таблица 4
Сравнительные свойства покрытий, полученных из порошка бронзыНомера полученных покрытийХарактеристики покрытийСрок службы в опорах вращающихся валов, часПрочность соединения покрытия с металлической основой, МПаПрочность покрытия при растяжении, МПаПрототип268300-310100-1051280317-318111-1132294317-318118-1213297320-322121-1234308325-330126-1295310330-338129-1336308329-336127-1317292320-323123-1248289316-317121-123Примечание. При определении характеристик были испытаны по 5 образцов покрытий каждого вида и проведена статистическая обработка результатов испытаний.

Способ получения покрытий на основе порошковых материалов относится к области порошковой металлургии и позволяет улучшить механические свойства покрытий, а также увеличить их срок службы. На поверхность металлической основы наносят слой желеобразного флюса и одновременно нагревают металлическую основу до температуры 70-90°С, а затем прогревают слой желеобразного флюса до температуры 100-120°С. После этого наносят и формируют слой металлического порошка, предварительно высушенного до влажности 3-4% и прогретого до температуры 110-130°С, и подают в зону припекания. Припекание сформированного порошкового слоя осуществляют при помощи двух роликовых электродов путем пропускания импульсов переменного электрического тока, описываемых неполной синусоидой. Длительность импульсов меньше периода синусоиды и составляет 0,7-0,8 ее периода, а длительность паузы между импульсами составляет 0,2-0,3 периода синусоиды. Одновременно с пропусканием электрического тока к порошковому слою прикладывают давление. 4 табл.

Способ получения покрытий на основе порошковых материалов, включающий нанесение на поверхность металлической основы, нагретой до 70-90°С, слоя желеобразного флюса, прогретого до 100-120°С, затем слоя металлического порошка, предварительно высушенного до влажности 3-4%, припекание его к основе при помощи роликовых электродов с использованием импульсов переменного электрического тока, длительность которых составляет 0,7-0,8 периода синусоиды, а пауза между ними составляет 0,2-0,3 периода синусоиды, отличающийся тем, что металлический порошок перед нанесением на слой желеобразного флюса прогревают до температуры 110-130°С.