Способ получения порошкового сплава на основе нитрида алюминия для покрытий Советский патент 1989 года по МПК B22F9/16 C22C29/16 C22C1/04 C23C4/10 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способу получения порошкового сплава на основе нитрида алюминия, используемого для газотермического напыления покрытий.

Целью изобретения является повышение прочности сцепления и твердости покрытий.

Способ получения порошкового сплава на основе нитрида алюминия аклю- чается в получении порошка на основе металлида титана-алюминия методом кальцийгидридного восстановления с введением при восстановлении никеля в количестве 10-30 мас.% и азотировании в три стадии: нагрев в атмосфере азота до 870-930 С с выдержкой в течение 1 ч, нагрев до 1140-1200 С со скоростью 2-3 град/мин с выдержкой в течение 1 ч и нагрев до 1320-1380°С со скоростью 0,5-1,5 град/мин с выдержкой в течение 1 ч.

Пример. Получают сплав, содержащий мас.%: Ni 20; TiN 27,6; AlN - остальное.

В качестве исходных порошков берут технически чистые оксиды титана . и алюминия, никель карбонильный дисперсностью менее 100 мкм. Смешивают их в шаровой мельнице в течение 2 ч при следующем соотношении по весу:

О) СП

314

АЦО., : Ni : Call 0,14:0,26: :О,05:О,55. Гидрид кальция берут с избытком 20% сверх теоретически необходимого количества для вое ста- новления TiOc и определяют экспериментально для более полного протекания процесса восстановления. Полученную однородную смесь загружают в контейнер из жаропрочной стали, герметично закрывают контейнер крышкой, имеюшей патрубок для выхода водорода, и проводят нагрев контейнера в шахтных газовых печах. Смесь нагревают от 300 до 1150 С в течение 4,5 ч. После окончания вьщеления водорода в контейнер подают технически чистьм аргон. Гомогенизирующую вьщержку при 1150 С проводят в течение 16,5 ч в атмосфере аргона при из быточном давлении 50-300 гПа. Продукты охлаждают в контейнере до комнатной температуры, выгружают, дробят в молотковой дробилке до кусков 50- 100 мм и обрабатывают водой при 50-90°С. При этом окись кальция и остаточный кальций, реагируя с водой переходят в гидроокись кальция. В дальнейшем гидроокись кальция отде- тяют от порошка тройного металлида I i-Al-Ni обработкой в растворе соляной кислоты при рИ раствора 4-5 в аппаратах выщелачивания. Затем порошок металлида промывают водой на центрифуге. Влажный порошок сушат в вакуум-суцшльном шкафу при . После рассева выход фракции 20-100 мкм составил 80%. Затем проводят стадию азотирования. Полученный порошок посыпают на тарели слоем не более 15-20 мм для лучшей газопроницаемости, устанавливают тарели в герметичный контейнер с крышкой, в которой имеется патрубок для подачи азота, и предводят нагрев порошка в атмосфе- ре азота в шахтных газовых печах. Для азотирования используют азот с содержанием кислорода 0,002%. Давление азота поддерживают в пределах 100-300 гПа для предотвращения окисления. Режим азотирования ведут в три стадии: нагрев в атмосфере азота до за 2 ч и выдержка при зтой температуре 1 ч, нагрев со скоростью 2,5 град/мин до 1170°С и вы- держка 1 ч, нагрев со скоростью 1 град/мин до и вьщержка 1 ч. Охлаждают порошок в атмосфере азота

5

до комнатной температуры. После рассева грансостав порошка не изменяется. Степень азотирования порошка составляет 99%. Химический состав порошка соответствует следующему содержанию компонентов, мас.%: Ni 20,0; TiN 27,6; примеси-не более 0,5; A1N- остальное.

В таблице приведены примеры осуществления предлагаемого способа порошкового сплава на основе нитрида алюминия на граничные и промежуточные значения параметров, а также параметров, выходящих за предлагаемые пределы, и свойства полученных покрытий по сравнению со свойствами покрытий из порошкового сплава, полученного известным способом.

Как следует из приведенных в таблице данных, предлагаемый способ получения порошкового сплава на основе нитрида алюминия (примеры 1-3) по сравнению с известным способом (пример 6) обеспечивает повышение прочности сцепления и твердости покрытий. При осуществлении способа за предлагаемыми параметрами (примеры 4 и 5) прочность сцепления и тве-рдость покрытий снижаются. Прочность сцепления и твердость покрытий повышаются за счет более высокого выхода порошка фракции .20-100 мкм, наиболее приемлемой для получения покрытий методом газотермического напыления.

Формула изобретения

Способ получения порошкового сплава на основе нитрида алюминия для покрытий, включающий получение порошка на основе металлида титана-алюминия и его азотирование, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления и твердости покрытий, получение порошка на основе металлида титана-алюминия осуществляют кальцийгидридным восстановлением с введением при восстановлении никеля в количестве 10-30 мас.%, а азотирование осуществляют в три стадии: нагрев в атмосфере азота до 870-930°С с выдержкой в течение часа, нагрев до 1140-1200 С со скоростью 2-3 град/мин с выдержкой в течение часа и нагрев до 1320-1ЗбО С со скоростью 0,5-1,5 град/мин с выдержкой в течение часа.

Изобретение относится к области порошковой металлургии ,в частности, к способу получения порошкового сплава на основе нитрида алюминия, используемого для газотермического напыления покрытий. Целью изобретения является повышение прочности сцепления и твердости покрытий. Поставленная цель достигается тем, что порошковый сплав получают кальцийгидридным восстановлением, в процессе восстановления вводят никель в количестве 10-30 мас.%, а азотирование проводят в три стадии при 870-930, 1140-1200 и 1320-1380°С. Способ позволяет повысить выход порошка фракции 20-100 мкм и за счет этого повысить твердость и прочность сцепления покрытий с основой в 1,5-2 раза. 1 табл.