Способ получения покрытий на основе порошковых материалов

Способ получения покрытий на основе порошковых материалов

Реферат

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 1Показатели технологического процесса
Показатели	Усилие прижатия электродов, Н	Скорость припекания, м/с	Ток, кА	Толщина порошкового слоя, мкм	Толщина полученного покрытия, мкм
Количественные характеристики	9500	0,03	17-19	190-200	90-100

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 2Получение порошковых покрытий
Наименование параметров технологического процесса	Способ получения покрытий и параметры технологического процесса
По прототипу	Запредельные	Заявляемые	Запредельные
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Температура нагрева металлической основы, °С	80	80	80	80	80	80	80	80	80
2. Температура прогрева слоя желеобразного флюса, °С	110	110	110	110	110	110	110	110	110
3. Температура прогрева металлического порошка, °С	-	95	100	105	110	120	130	135	140

Таблица 3Сравнительные свойства покрытий, полученных из медного порошка ПМС-1 ГОСТ 4960-75
Номера полученных покрытий	Характеристики покрытий
Срок службы в опорах вращающихся валов, час	Прочность соединения покрытия с металлической основой, МПа	Прочность покрытия при растяжении, МПа
Прототип	145	295-300	97-103
1	157	310-312	107-109
2	159	312-313	112-113
3	163	315-317	112-114
4	171	320-325	116-117
5	173	325-329	118-122
6	170	324-327	116-118
7	160	315-318	113-114
8	156	310-312	109-111
Примечание. При определении характеристик были испытаны по 5 образцов покрытий каждого вида и проведена статистическая обработка результатов испытаний

Таблица 4Сравнительные свойства покрытий, полученных из порошка бронзы
Номера полученных покрытий	Характеристики покрытий
Срок службы в опорах вращающихся валов, час	Прочность соединения покрытия с металлической основой, МПа	Прочность покрытия при растяжении, МПа
Прототип	268	300-310	100-105
1	280	317-318	111-113
2	294	317-318	118-121
3	297	320-322	121-123
4	308	325-330	126-129
5	310	330-338	129-133
6	308	329-336	127-131
7	292	320-323	123-124
8	289	316-317	121-123
Примечание. При определении характеристик были испытаны по 5 образцов покрытий каждого вида и проведена статистическая обработка результатов испытаний.

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.