Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ

СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам нанесения покрытий из порошковых материалов на поверхности деталей. Способ включает нанесение порошка на поверхность детали, нагрев детали и изотермическую выдержку, причем начальный нагрев детали осуществляют до момента достижения на стыке с порошковым материалом температуры, равной температуре плавления последнего, а затем нагрев прекращают и повторно возобновляют при снижении температуры до температуры спекания порошка, при которой осуществляют изотермическую выдержку. Изобретение направлено на повышение прочности сцепления порошкового материала с поверхностью детали за счет образования тонкого слоя расплава на стыке между поверхностью и порошковым материалом. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2164966
Класс(ы) патента: C23C24/10
Номер заявки: 99114090/02
Дата подачи заявки: 29.06.1999
Дата публикации: 10.04.2001
Заявитель(и): Хабаровский государственный технический университет; Вашковец Виктор Владимирович
Автор(ы): Вашковец В.В.
Патентообладатель(и): Хабаровский государственный технический университет; Вашковец Виктор Владимирович
Описание изобретения: Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам нанесения покрытий из порошковых материалов на поверхности деталей.
Известен способ нанесения покрытий из материалов на поверхность деталей, включающий нанесение "сырого" порошка, смешанного с флюсом, на поверхность детали, нагрев детали до температуры спекания порошка и изотермическую выдержку (Ярошевич В.К., Белоцерковский М.А. Антифрикционные покрытия из металлических порошков. "Наука и техника", 1981, с. 55-60).
Однако, данный способ не обеспечивает надежного сцепления порошкового материала с поверхностью детали.
В качестве ближайшего аналога выбран способ нанесения покрытий из порошковых материалов на поверхности деталей, включающий нанесение порошка на поверхность детали, ступенчатый нагрев до температуры спекания порошка и изотермическую выдержку (а.с. СССР N740406, кл. B 22 F, В 30 В 11/34).
Данный способ не обеспечивает надежного сцепления порошкового материала с поверхностью детали, т.к. температура процесса не достигает температуры плавления порошка. Поэтому смачивания расплавом порошкового материала поверхности детали не происходит, а спекание осуществляется за счет протекания диффузионных процессов при припекании, не обеспечивающих высокой прочности сцепления.
Техническая задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение - повышение прочности сцепления порошкового материала за счет образования тонкого слоя расплава на стыке между поверхностью детали и порошковым материалом.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе нанесения покрытий из металлических порошков, включающем нанесение порошка на поверхность детали, нагрев детали и изотермическую выдержку, согласно изобретению, начальный нагрев детали осуществляют до момента достижения на стыке с порошковым материалом температуры, равной температуре плавления последнего, а затем нагрев прекращают и повторно возобновляют при снижении температуры до температуры спекания порошка, при которой осуществляют изотермическую выдержку.
Одновременно с прекращением начального нагрева осуществляют охлаждение свободной поверхности детали и прекращают его при достижении на стыке между поверхностью детали и порошковым материалом температуры спекания последнего.
Проведение нагрева указанным способом обеспечивает расплавление порошкового материала на стыке с поверхностью детали и смачивание последней, чем обеспечивается надежное сцепление двух материалов. Причем в объеме порошковый материал не расплавляется, а спекается за счет всегда имеющего место градиента температур по толщине порошкового слоя.
Охлаждение свободной поверхности детали после прекращения начального нагрева сокращает период снижения температуры до температуры спекания порошкового материала и способствует уменьшению толщины расплавленного слоя, тем самым повышая качество получаемого покрытия, а кроме того, увеличивает производительность процесса.
Сущность изобретения поясняется схемой процесса нагрева, изображающей зависимость температуры свободной поверхности детали (кривая 1), температуры на стыке (кривая 2) и на свободной поверхности порошкового материала (кривая 3) от времени процесса.
Начальный нагрев ведут в течение времени τ1, до момента достижения на стыке между деталью и порошковым материалом температуры плавления (Tпл) последнего (кривая 2), после чего нагрев прекращают. В течение времени τ2 происходит снижение температуры до температуры спекания порошкового материала (Tсп). В этот момент нагрев возобновляют, а температуру на стыке поддерживают равной температуре спекания порошка в течение времени τ3 изотермической выдержки.
Доведение температуры нагрева на стыке между деталью и порошком до температуры плавления последнего обеспечивает смачивание расплавом поверхности подложки, что гарантирует хорошее сцепление между двумя материалами. После достижения температуры на стыке до температуры спекания порошкового материала процесс ведут в этом режиме в течение времени изотермической выдержки. При этом температура спекания в зависимости от природы порошкового материала находится в пределах 0,75-0,95 Tпл. Из-за всегда имеющего место градиента температур как по толщине детали (ΔT), так и по толщине порошкового слоя (ΔTсп), температуру спекания порошкового материала на стыке следует поддерживать по верхнему пределу. В противном случае спекания свободной поверхности порошкового материала может не произойти, т.к. ее температура из-за градиента может оказаться меньше нижнего предела температуры спекания.
Примеры выполнения способа.
Пример 1.
На стальную пластинку толщиной 4 мм насыпали сферический бронзовый порошок, смешанный с флюсом (хлористый аммоний). Индукционный нагрев осуществляли со стороны свободной поверхности детали с помощью высокочастотного генератора ВЧГ 10/044. Температуру свободной поверхности порошкового материала определяли радиационным пирометром "ТЭРА-50" с записью на графопостроитель, а температуру на стыке - термопарой и потенциометром.
Начальный нагрев вели до температуры на стыке, равной температуре плавления бронзы (950oC), после чего нагрев прекращали и ждали, когда температура снизится до температуры спекания бронзы (900oC), при которой осуществляли изотермическую выдержку в течение трех минут, при этом температура на свободной поверхности порошкового материла была 840oC (ΔTсп = 60oC).
Пример 2.
Опыт проводили аналогично примеру 1, но после нагрева стыка до температуры плавления бронзы (950oC) нагрев прекращали, а свободную поверхность детали охлаждали холодным воздухом до достижения температуры спекания бронзы (900oC), после чего охлаждение прекращали и проводили изотермическую выдержку также в течение трех минут.
В данном опыте за счет охлаждения снижение температуры с 950 до 900oC происходило в три раза быстрее. Микроструктурный анализ показал, что у обоих образцов на стыке имеется слой расплавленной бронзы, однако его толщина в примере 2 была в два раза меньше (0,1 мм).
Прочность сцепления порошковых слоев с подложкой (по методу сдвига) была в обоих опытах примерно одинаковой, однако более чем в два раза большей, чем у образца, полученного известным способом без расплавления, при спекании при температуре 900oC.
Использование предлагаемого способа позволяет получать порошковые покрытия с намного большей прочностью сцепления, чем по известному способу. Изготавливаемые из таких биметаллических материалов подшипники скольжения имеют большую несущую способность и износостойкость.
Формула изобретения: 1. Способ нанесения покрытий из металлических порошков, включающий нанесение порошка на поверхность детали, нагрев детали и изотерическую выдержку, отличающийся тем, что начальный нагрев детали ведут до момента достижения на стыке поверхности детали с порошковым материалом температуры плавления последнего, а затем нагрев прекращают и повторно возобновляют при снижении температуры до температуры спекания порошка, при которой осуществляют изотермическую выдержку.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одновременно с прекращением начального нагрева осуществляют охлаждение свободной поверхности детали и прекращают его при достижении на стыке между поверхностью детали и порошковым материалом температуры спекания последнего.