Способ изготовления электродных твердосплавных материалов Советский патент 1993 года по МПК C22C1/05 

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способу изготовления твердосплавных материалов для электроискрового (ЗИЛ) легирования металлических поверхностей и может быть использовано при упрочнении режущего инструмента, штамповой оснастки и деталей машин.

Известен способ изготовления электродов на основе тугоплавких соединений титана для ЗИЛ инструмента.

Недостатком известного способа является низкая эффективность процесса легирования при невысоких характеристиках легированного слоя (л.с.).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является способ изготовления твердосплавных материалов, включающий приготовление смеси порошков металлов IV-VI группы, углерода и/или бора, металлов группы железа, их брикети - рование, синтез материала в режиме горе-, ния с последующим горячим деформированием продуктов синтеза.

Однако данный способ не позволяет получать электроды, обеспечивающие высокую эффективность процесса легирования и эксплуатационные характеристики покрытия.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса легирования и эксплуатационных характеристик покрытия.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления электродных твердосплавных материалов, преимущественно для получения покрытий методом электроискрового легирования, включающем приготовление экзотермической смеси порошков

XI

00

00

о

ON

металлов IV-Vt группы, неметаллов из группы углерод и/или бор, металлов группы железа или сплавов на основе железа, брикетирование, инициирование реакции горения, самораспространяющийся высо- котемпературный синтез и последующее горячее деформирование продуктов синтеза, согласно изобретению, в смесь дополнительно вводят ультрадисперсный алмазный порошок (УДА) в количестве 3-20 мас.%, причем УДА берут с удельной поверхностью 100-500 м2/г.

Пример. Предлагаемый способ изготовления электродных материалов для ЗИЛ реализован следующим образом. Готовят экзотермическую смесь порошков металлов IV-V группы,- неметаллов из группы углерод и/или бор и металлов группы железа или сплавов на основе железа, Составы смесей представлены в табл. 1. В качестве добавки используют ультрадисперсный алмазный порошок с удельной поверхностью 100- 500 м2/г. Верхний размер частиц (500 м /г) ограничен тем, что с увеличением дисперсности алмазного порошка более 500 м /г происходит образование крупных конгломератов в электродном материале, что приводит к неравномерному распределению УДА в покрытии. Нижний предел (менее 100 м2/г) ограничен тем, что УДА не высту- пает как модификатор структуры.

Смесь предварительно брикетируют до определенной плотности и размеров, а затем инициируют реакцию горения. По брикету пробегает волна горения со скоростью 1-10 см/с. После этого продукты синтеза, находящиеся при высокой температуре в высокопласгичном состоянии подвергают компактированию по схеме одноосного или двухосного сжатия, либо выдавливают через матрицу.

Электроискровое легирование полученными материалами осуществляют на воздухе на промышленной установке Элитрон 22А в режиме lll, lp 1,0-1,4 A, f-200 Гц. В качестве подложки используют нержавеющую сталь Х18Н10Т. Кинетику легирования изучают весовым методом. Испытания

на износ проводят по схеме вал-ролик при скорости скольжения 1 Н/с и нагрузке 0,3 МПа. Сопрягаемые с покрытиями поверхности снаружи покрывают алмазосодержа- щим слоем на бронзовой связке.

В табл. 2 представлены параметры процесса ЗИЛ и характеристики покрытий при ЗИЛ стали Х18Н10Т электродными материалами полученными предлагаемым способом. Состав смеси соответствует № п/п табл.1.

Из табл. 2 следует, что предлагаемый способ позволяет получать электродные материалы для ЗИЛ, обладающие значительно большей эффективностью процесса ЗИЛ, что соответственно увеличивает эксплуатационные характеристики получаемых из них покрытий; толщину слоя до 30 мкм; сплошность до 100%, износ покрытий за 10 км пути снизился до 30-40 мкм, увеличив ресурс работы л.с. до 11 км.

Использование заявляемого изобретения позволяет увеличить стойкость режущего инструмента и штамповой оснастки в 4-5 раз.

Формула изобретения

1. Способ изготовления электродных твердосплавных материалов, преимущественно для получения покрытий методом электроискрового легирования, включающий приготовление экзотермической смеси порошков металлов IV-VI группы, неметал- .лов из группы углерод и/или бор, металлов группы железа или сплавов на основе железа, брикетирование, инициирование реакции горения, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, последующее горячее деформирование продуктов синтеза, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса легирования и эксплуатационных характеристик покрытия, в смесь дополнительно вводят ультрадисперсный алмазный порошок в количестве 3-20 мас.%.

2. Способ поп, 1,отличающийся тем, что берут ультрадисперсный алмазный порошок судельной поверхностью 100- 500м2/г.

Таблица 1

Использование: изготовление электродных материалов для электроискрового легирования металлических поверхностей, Сущность изобретения: способ включает приготовление экзотермической смеси порошков металлов IV-VI группы, неметаллов из группы углерода и/или бор, металлов группы железа или сплавов на основе железа, брикетирование, инициирование реакции горения, самораспространяющийся высокотемпературный синтез и последующее горячее деформирование продуктов синтеза. Новым, в способе является то, что перед приготовлением в смесь дополнительно вводят ультрадисперсный .алмазный порошок в количестве 3-20 мас.%, причем алмазный порошок берут с удельной поверхностью 100-500 м2/г. 2 табл. СО с

Таблица 2