Способ плакирования порошковой композиции расплавом металла Российский патент 2021 года по МПК B22F1/02 B22F3/87 

Описание патента на изобретение RU2760010C2

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к технологии плакирования композиционных порошковых материалов.

Известен способ плакирования композиционных порошковых материалов (патент на изобретение 2556854, МПК B22F 1/02, опубл. 20.07.2015), по которому порошок зернистостью менее 20 мкм обрабатывают в растворе плакирования, содержащем соль осаждаемого металла, комплексообразователь и восстановитель. Причем перед обработкой смачивают порошок изопропиловым спиртом, перемешивают, вводят в раствор плакирования и ведут обработку порошка в нем при перемешивании сначала при температуре 25-30°С в течение 15-20 мин, затем при температуре 55-60°С с обеспечением полного восстановления ионов осаждаемого металла из раствора плакирования. Изопропиловый спирт используют в количестве 50 мл/л.

Недостатком этого способа является трудоемкость процесса и ограничение по зернистости порошка.

Известен также способ магнитно-импульсного прессования изделий из порошковых материалов (авт. свидетельство на изобретение №425734, МПК B22F 3/02, опубл. 30.04.1974), выбранный за прототип и включающий загрузку порошка в электропроводящую оболочку, обжатие ее энергией импульсного магнитного поля и снятие оболочки с изделия, при этом перед загрузкой порошка в оболочку на поверхность оболочки наносят промежуточный слой из легкоплавкого материала и обжатие порошка осуществляют при передаче давления через расплав материала этого слоя.

Недостатком описанного способа являются существенные энергетические затраты, а также необходимость использования трех конструктивных элементов: порошка, легкоплавкого материала и оболочки.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности плакирования порошковых композиций путем регулирования глубины плакирования расплавом металла.

Поставленная задача решается за счет того, что согласно способу плакирования порошковой композиции расплавом металла, включающему загрузку порошка в металлическую оболочку и обжатие ее энергией импульсного магнитного поля, перед загрузкой порошка в оболочку, с одной из ее сторон устанавливают заглушку, затем, после того как порошок загружен, устанавливают заглушку с другой стороны с помощью магнитно-импульсного обжима, далее помещают в керамическую матрицу и производят статическую предварительную подпрессовку, после чего помещают полученный сборочный узел в печь и осуществляют нагрев до температуры, превышающей температуру плавления металлической оболочки, после того как металлическая оболочка расплавится, сборочный узел извлекают из печи, размещают в индукторе и осуществляют магнитно-импульсное воздействие на расплав, при этом зазор между индуктором и порошковой композицией предусматривают равным сумме толщин стенок керамической матрицы и металлической оболочки.

Реализация способа характеризуется следующими чертежами:

на фиг. 1 изображена технологическая схема пропитки расплавом наружных слоев порошковой композиции без применения индуктора (свободное плакирование);

на фиг. 2 изображена технологическая схема пропитки расплавом наружных слоев порошковой композиции с применением магнитно-импульсного нагружения на расплав (принудительное плакирование);

на фиг. 3 изображена структура и состав элементов спеченного образца, полученного при энергии магнитно-импульсного воздействия в 0,3 кДж.;

на фиг. 4 изображена структура и состав элементов спеченного образца, полученного при энергии магнитно-импульсного воздействия в 0,5 кДж.;

на фиг. 5 изображена структура и состав элементов спеченного образца, полученного при энергии магнитно-импульсного воздействия в 1 кДж.

Сборочный узел для реализации способа содержит порошковую композицию 1, металлическую трубку 2, керамическую матрицу 3, заглушки 4 индуктор 5, подключенный к магнитно-импульсной установке.

Реализацию способа плакирования порошковой композиции расплавом металла осуществляют в изобретении следующим образом.

В тонкостенную металлическую (алюминиевую) трубчатую заготовку 2 засыпают порошковую композицию 1. Заготовку с порошком, помещают в керамическую матрицу 3. Осуществляют статическую предварительную подпрессовку. Весь сборочный узел (матрица-заготовка-порошок) подается в печь с температурой, превышающей температуру плавления металлической оболочки 2. Расплавленный металл сначала самотеком проникает в поры порошка (свободное плакирование), образуя после остывания на поверхности тонкий плакирующий слой. Далее сборочный узел извлекают из печи, размещают в индукторе 5 и осуществляют магнитно-импульсное воздействие на расплав (магнитное поле свободно проходит через керамику). Таким образом, нагрев оболочки до температуры расплава и воздействие на него импульсным магнитным полем (ИМП) способствуют проникновению металла в поры порошка (принудительное плакирование). При остывании получают образец, поверхностные слои которого, пропитаны плакирующим металлом.

Пример реализации способа

В качестве порошковой композиции используется порошок, химический состав которого приведен в таблице 1. Металлическая оболочка представляла собой алюминиевую (АМг6) трубу ∅18 мм и толщиной стенки t=1 мм.

Используемый для плакирования индуктор имеет три витка и подключается к магнитно-импульсной установке МИУ-10.

Программа эксперимента предусматривает оценку эффективности планирования путем варьирования силового магнитно-импульсного воздействия на расплав, т.е. при различных энергиях разряда МИУ на индуктор.

На различных энергиях фиксируются величины разрядного тока «I». Напряженность магнитного поля «Н» оценивается по формуле:

где I - ток в разрядной цепи;

n - число витков индуктора;

- часть длины заготовки, находящейся в индукторе.

Значения W, I и Н приведены в таблице 2.

На фиг. 3, 4, 5 приведены фотографии микрошлифов, полученных на образцах, плакированных расплавом при различных энергиях магнитно-импульсного воздействия. На приведенных шлифах видно проникновение алюминия в порошок «В-Al-W», причем интенсивность проникновения возрастает с увеличением силового воздействия. За глубину проникновения принято максимальное удаление (расстояние) от поверхности порошковой композиции, где обнаруживается фрагмент алюминия (таблица 3).

Расстояние от поверхности до фрагмента алюминия на микрошлифах выделено масштабной стрелкой. Фрагменты представляют собой поры порошковой композиции, заполненные расплавом алюминиевого сплава. В этих зонах процент алюминиевой составляющей возрастает от максимального значения 7,3% при W=0,3 кДж до 89,6% при W=0,5 кДж и 97,1% при W=1 кДж.

Таким образом, глубина плакирования зависит от энергии воздействия импульсного магнитного поля и может достигать значений эквивалентных исходной толщине металлической плакирующей заготовки. Предложенное техническое решение дает возможность создания новых порошковых материалов с плакированным поверхностным слоем, состав и свойства которого определяются специальным назначением изделия (по трению, износу, твердости и др.).

Похожие патенты RU2760010C2

название год авторы номер документа
Способ прессования порошковой композиции в деформируемой электропроводящей оболочке (варианты) 2017
  • Глущенков Владимир Александрович
  • Беляева Ирина Александровна
  • Бурмистров Андрей Евгеньевич
  • Миронов Виктор Александрович
RU2651094C1
Способ изготовления изделий из порошковых материалов 1981
  • Кот Валерий Андреевич
  • Миронов Виктор Александрович
  • Кот Анатолий Андреевич
SU959922A1
Способ получения покрытий из ме-ТАлличЕСКиХ пОРОшКОВ 1979
  • Дорожкин Нил Николаевич
  • Кот Валерий Андреевич
  • Ярошевич Владимир Кириллович
  • Кот Анатолий Андреевич
  • Кашицын Леонид Павлович
SU804208A1
УСТАНОВКА ДЛЯ УДАРНОГО ПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВ 1992
  • Горишний Виктор Андреевич
  • Николаев Николай Николаевич
  • Беднов Вячеслав Вениаминович
  • Брежнев Сергей Петрович
RU2029661C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ 1998
  • Тимофеев И.А.
  • Лобачков Е.А.
  • Петров М.В.
  • Максимов В.Д.
  • Алексеев А.С.
RU2196660C2
КОМПОЗИЦИОННЫЙ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЙ ПОРОШОК ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ 2013
  • Геращенкова Елена Юрьевна
  • Самоделкин Евгений Александрович
  • Фармаковский Борис Владимирович
  • Васильев Алексей Филиппович
  • Орыщенко Алексей Сергеевич
RU2553763C2
Способ получения покрытий из металлических порошков 1987
  • Дорожкин Нил Николаевич
  • Жибуль Владимир Федорович
  • Кот Анатолий Андреевич
  • Кашицын Леонид Павлович
  • Дорошенко Станислав Николаевич
SU1785818A1
Способ плакирования стального порошка 2022
  • Богданов Сергей Павлович
  • Сычев Максим Максимович
  • Христюк Николай Алексеевич
  • Огурцов Константин Александрович
  • Кузнецов Павел Алексеевич
  • Шакиров Иван Викторович
RU2811510C1
Способ восстановления деталей с внутренней полостью 1982
  • Дорожкин Нил Николаевич
  • Кашицын Леонид Павлович
  • Кот Анатолий Андреевич
  • Кот Валерий Андреевич
  • Ковриго Леонид Александрович
SU1093398A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЯ ИЗ СЛОИСТОГО КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ ПЕНОАЛЮМИНИЯ 2010
  • Колеров Владимир Сергеевич
  • Манцевич Николай Маркович
RU2444416C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 760 010 C2

Реферат патента 2021 года Способ плакирования порошковой композиции расплавом металла

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к технологии плакирования композиционных порошковых материалов. Перед загрузкой порошковой композиции в оболочку с одной из ее сторон устанавливают заглушку. После загрузки порошковой композиции устанавливают заглушку с другой стороны оболочки путем магнитно-импульсного обжима. Оболочку помещают в керамическую матрицу и осуществляют предварительную статическую подпрессовку с формированием сборочного узла. Размещают сборочный узел в печи и осуществляют нагрев до температуры, превышающей температуру плавления металлической оболочки. После расплавления металлической оболочки сборочный узел извлекают из печи, размещают в индукторе и осуществляют магнитно-импульсное воздействие на расплав. Обеспечивается повышение эффективности плакирования порошковых композиций путем регулирования глубины плакирования расплавом металла. 5 ил., 3 табл., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 760 010 C2

Способ плакирования порошковой композиции расплавом металла, включающий загрузку порошковой композиции в металлическую оболочку и обжатие энергией импульсного магнитного поля, отличающийся тем, что перед загрузкой порошковой композиции в оболочку с одной из ее сторон устанавливают заглушку, после загрузки порошковой композиции устанавливают заглушку с другой стороны оболочки путем магнитно-импульсного обжима, затем оболочку помещают в керамическую матрицу и осуществляют предварительную статическую подпрессовку с формированием сборочного узла, размещают сборочный узел в печи и осуществляют нагрев до температуры, превышающей температуру плавления металлической оболочки, после расплавления металлической оболочки сборочный узел извлекают из печи, размещают в индукторе и осуществляют магнитно-импульсное воздействие на расплав.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2760010C2

СПОСОБ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОГОПРЕССОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОРОШКОВЫХМАТЕРИАЛОВВ ТТТбФОНД З^^Г^РТО! 1972
SU425734A1
СПОСОБ ПЛАКИРОВАНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 2013
  • Платонов Игорь Артемьевич
  • Голубев Олег Николаевич
  • Саутин Александр Павлович
  • Тупикова Елена Николаевна
  • Платонов Владимир Игоревич
RU2556854C2
Способ плакирования порошковыхМАТЕРиАлОВ 1979
  • Ващенко Владислав Вячеславович
  • Голубев Олег Николаевич
  • Джериппа Людмила Григорьевна
  • Китаев Федор Иванович
  • Цидулко Аркадий Григорьевич
  • Павлов Александр Филиппович
  • Белоног Валерий Михайлович
  • Димаков Сергей Сергеевич
  • Светухин Сергей Павлович
  • Русанов Виктор Михайлович
SU821063A1
Способ получения композиционного порошкового материала плакированием 2016
  • Концевой Юрий Васильевич
  • Мейлах Анна Григорьевна
  • Шубин Алексей Борисович
  • Пастухов Эдуард Андреевич
RU2629416C2
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПОКРЫТЫХ МЕТАЛЛОМ ЧАСТИЦ ПАЛЛАДИЯ ИЛИ СПЛАВА ПАЛЛАДИЯ 2005
  • Уанг Джиа Кс.
  • Адзик Радослав Р.
RU2393942C2
CN 101362201 A, 11.02.2009.

RU 2 760 010 C2

Авторы

Глущенков Владимир Александрович

Беляева Ирина Александровна

Песоцкий Вячеслав Иванович

Миронов Виктор Александрович

Ушеренко Юлия Сергеевна

Даты

2021-11-22Публикация

2020-04-03Подача