Способ получения порошковых покрытий на основе металлической матрицы

Способ получения порошковых покрытий на основе металлической матрицы

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 B22F 7/04, 1992].

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, его прогрев 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 [Патент РФ 2326184, МПК С23С 24/08, B22F 7/04, 2008 (прототип)].

Недостатками известного способа являются невысокие механические характеристики покрытия.

Задача изобретения состоит в улучшении механических характеристик покрытия.

Поставленная задача решается тем, что согласно способу получения порошковых покрытий на основе металлической матрицы, включающему предварительное нанесение на поверхность металлической основы, нагретой до 70-90°С, слоя желеобразного флюса, его прогрев до 100-120°С, последующее нанесение слоя из высушенного до влажности 3-4% и прогретого до температуры 110-130°С 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 сушкой и прогревом металлический порошок подвергают механической активации в течение 50-70 мин.

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.

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% и прогретый до температуры 110-130°С в обогреваемом дозаторе 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 1
Показатели 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 сушкой и прогревом металлический порошок подвергают механической активации в течение 60 мин в устройстве для активирования барабанного типа.

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.

Таблица 2
Получение порошковых покрытий
Наименование	Способ получения покрытий и параметры технологического процесса
параметров	По прототипу	Запредельные	Заявляемые	Запредельные
Технологическо-го процесса		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	120	120	120	120	120	120	120	120	120
4. Время механической активации металлического порошка, мин	-	5	10	20	50	60	70	90	120

Таблица 3
Сравнительные свойства покрытий, полученных из медного порошка ПМС-1 ГОСТ 4960-75
Номера полученных	Характеристики покрытий
покрытий	Прочность соединения покрытия с металлической основой,	Прочность покрытия при растяжении,
	МПа	МПа
Прототип	325-329	118-122
1	327-330	118-122
2	331-333	123-126
3	334-337	127-129
4	338-340	130-132
5	341-345	132-133
6	339-342	130-132
7	330-335	112-118
8	300-310	100-102
Примечание. При определении характеристик были испытаны по 5 образцов покрытий каждого вида и проведена статистическая обработка результатов испытаний

Таблица 4
Сравнительные свойства покрытий, полученных из порошка бронзы
Номера полученных	Характеристики покрытий
покрытий	Прочность соединения покрытия с металлической основой,	Прочность покрытия при растяжении,
	МПа	МПа
Прототип	330-338	129-133
1	338-340	130-134
2	341-342	136-139
3	344-348	140-144
4	349-353	145-148
5	354-360	149-154
6	354-356	148-152
7	351-354	144-148
8	336-339	130-133
Примечание. При определении характеристик были испытаны по 5 образцов покрытий каждого вида и проведена статистическая обработка результатов испытаний

Способ получения покрытия из металлического порошка, включающий нанесение на поверхность медной основы, нагретой до 70-90°С, слоя желеобразного флюса, его прогрев до 100-120°С, затем нанесение слоя медного порошка, предварительно высушенного до влажности 3-4% и прогретого до температуры 110-130°С, и 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 перед сушкой и прогревом медный порошок подвергают механической активации в течение 50-70 мин.