Состав для термодиффузионного насыщения безвольфрамовых твердых сплавов Советский патент 1990 года по МПК C23C10/52 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам для создания на поверхности твердых сплавов износостойких карбидных покрытий, и может быть использовано в машиностроительной и других областях промышленности.

Цель изобретения - увеличение гидроабразивной износостойкости.

Состав для термодиффузионного насыщения безвольфрамовых твердых сплавов, включающий оксиды титана, ванадия, алюминия, порошок алюминия и активатор, дополнительно содержит оксид/ никеля, а в качестве активатора -; аммоний-цинк хлористый при следующем соотношении компонентов, мас.%;

Оксид ванадия12-30

Оксид титана12-30

Оксид никеля7-9

Порошок алюминия 18-21

Аммоний-цинк хлористый Оксид алюминия

1-3 Остальное

Функциональное назначение каждого из компонентов; оксид титана (TiOa). оксид ванадия (VaOs), оксид никеля (NiaOs) - поставщики активных атомов титана, ванадия, никеля соответственно для образования на поверхности безвольфрамовых твердых сплавов карбидного слоя, легированного никелем, обладающего высокой гидроабразивной ИЗНОСОСТОЙКОСТЬЮ; порошок алюминия марки ПА-4 - восстановитель титана, ванадия и никеля из их оксидов; аммоний- цинк хлористый (NH)3ZnCl5- активатор процесса термодиффузионного насыщения; оксид алюминия (А120з) - балластная добавки, предотвращающая спекание состава

сл со

v

о

Ч СЛ

в процессе термодиффузионного насыщения.

Выход,за указанные пределы не удовлетворяет поставленной цели по следующим причинам (по компоненту); при увеличении содержания оксидов титана, ванадия, никеля они полностью не восстанавливаются в процессе синтеза состава, вследствие чего падает насыщающая способность порощкового состава, снижается гидроабразивная стойкость покрытия, при уменьшении падает насыщающая способность за счет присутствия в порошке свободных алюминия и магния, что также снижает стойкость покрытия при гидроаб- разивном износе. При увеличении содержа- ния порошка алюминия последний полностью не расходуется на восстановление оксидов насыщающих элементов, что снижает насыщающую способность и, еле- довательно, гидроабразивную износостойкость покрытия из-за присутствия в нем свободного алюминия, а при уменьшении содержания оксиды насыщающих элементов полностью не восстанавливаются, что также приводит к снижению гидроабразивной износостойкости покрытия. При увеличении содержани-я аммония - цинк: хлористого ухудшается технологичность процесса из-за обильного газовыделения, при уменьшении содержания резко падает насыщающая способность состава за счет замедления транспортировки атомов насыщающих элементов к поверхности обрабатываемых и деталей. При увеличении содержания оксида алюминия падает насыщающая способность и кратность использования состава из-за снижения удельного объема элементов-диффузантов, при уменьшении содержания порошковый состав спе- кается.

Состав для комплексного насыщения получают тщательным перемешиванием компонентов. После перемешивания осу- ществля ют самораспростра.няющийся высокотемпературный синтез в контей- «гнерах из нержавеющей стали. Синтезированный состав размалывают при одновременном добавлении аммония-цинк хлористого.

Процесс комплексного насыщения осуществляют в контейнерах из нержавеющей стали, снабженных плавким затвором, при 1000 ±20°С в течение 4-6 ч без применения вакуума или защитных атмосфер или в кон-

тейнерах без плавкого затвора в атмосфере эндогаза или диссоциированного аммиака.

Пример. Проводят термодиффузионное насыщение твердого сплава КХН-30 в известном и предлагаемом порошковых CQ- ставах. Температура насыщения 1000°С, продолжительность насыщения 4 ч.

Насыщающую способность определяют по толщине карбидного слоя на микроскопе МИМ-7.

Износ плоской поверхности образцов проводят плоской струей воды (скорость истечения 85 м/с, диаметр сопла 8,5 мм, давление струм 400 МПа), содержащей абразивные частицы кварцевого песка твердостью 11000-12000 МПа и зернистостью 0,1-0,3 мм.

Относительную объемную износостойкость материала определяют по формуле

„ Да-рх

,

где AGs и РЭ - потеря массы и плотность эталонного материала;

AGx и/Эх - потеря массы и плотность исследуемого материала.

В качестве эталона используют сталь 45 в нормализованном состоянии твердостью 2000 МПа.

Относительную объемную износостойкость огфеделяют при углах ткани а 30 и 90.

Условия насыщения и результаты испытаний приведены в таблице.

Использование состава позволяет повысить гидроабразивную износостойкость твердых сплавов в 1,3-1-75 раза.

Формула изобретения

Состав для термодиффузионного насыщения безвольфрамовых твердых сплавов, содержащий оксиды ванадия, титана, алюминия, порошок алюминия и активатор, о т- личающийся тем, что, с целью увеличения гидроабразивной износостойкости, он дополнительно содержит оксид никеля, а в качестве активатора - аммоний-цинк хлористый при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оксид:

ванадия12-30

титана12-30

никеля7-9

Порошок алюминия 18-21 Аммоний-цинк

хлористый1-3

Оксид алюминияОстальное .

о о

.i т

S S

I

i 2

U iS

s

с; О)

m

со

S

о

3о о о

UCO

«

о о

О)

II

CN

n Ч-

Г ОЗ

00

Т 1Л

СО ю

ю г

о

о.

0

о; о о

ti fi

2 IS

Ч- in

о

ш

пз

О)

с о

ОЗ

см

о

I

X

i

р «

°|

о

s

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам для создания на поверхности твердых сплавов износостойких карбидных покрытий, и может быть использовано в машиностроении. Целью изобретения является увеличение гидроабразивной износостойкости. Состав для термодиффузионного насыщения безвольфрамовых твердых сплавов, включающий оксиды титана, ванадия, алюминия, порошок алюминия и активатор, дополнительно содержит оксид никеля, а в качестве активатора - аммоний - цинк хлористый, при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид ванадия 12-30, оксид титана 12-30, оксид никеля 7-9, порошок алюминия 18-21, аммоний-цинк хлористый 1-3, оксид алюминия - остальное. Использование состава позволяет повысить гидроабразивную износостойкость твердых сплавов в 1,3-1,75 раза. 1 табл.

ге5

Zi,

1-о.2

Э«

5Ок

см

оо

ее

о

о о

IS 2 u

ее

л

§ и

- CN со

ю ю сэ со

I I I I I

оо О5 «- Г см - т- CN т- СМ

1 00 О) Ю

сч - о т- - см со - со

Ю

ь л с О

ю ю сэ со

2

О)

о.

с

а

3

I

т S X

та о.

L03

Р) и

S

о; СС О X 2 Ш

2 ш

CD

О О

О