способ нанесения покрытий из металлических порошков

Формула изобретения

1. Способ нанесения покрытий из металлических порошков, включающий нанесение порошкового материала на поверхность детали, ее нагрев до момента достижения на стыке поверхности детали с порошковым материалом температуры плавления, спекание порошкового материала, отличающийся тем, что при достижении температуры плавления порошкового материала на стыке с поверхностью детали осуществляют изотермическую выдержку, а спекание проводят при достижении свободной поверхностью порошкового материала температуры спекания и поддержании ее при изотермической выдержке постоянной путем принудительного охлаждения свободной поверхности порошкового материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение свободной поверхности порошкового материала осуществляют защитным газом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам нанесения покрытий из порошков на поверхности деталей.

Известен способ нанесения покрытий из порошковых материалов на поверхность деталей, включающий нанесение "сырого" порошка, смешанного с флюсом, на поверхность детали, нагрев детали и изотермическую выдержку (Ярошевич В.К., Белоцерковский Н.А. "Антифрикционные покрытия из металлических порошков. - Минск: Наука и техника, 1981, 55-60 с.).

Однако данный способ не обеспечивает надежного сцепления порошкового слоя с поверхностью детали.

В качестве ближайшего аналога выбран способ нанесения покрытий из металлических порошков, включающий нанесение порошка, начальный нагрев до момента достижения на стыке поверхности детали с порошковым материалом температуры плавления, прекращение нагрева и повторное его возобновление при снижении температуры спекания порошка, при которой осуществляют изотермическую выдержку (патент РФ №2164966, кл. С 23 С 24/10, заявлен 29.06.1999, опубликован 10.04.2001 Бюл. №10).

Существенным недостатком данного способа является недостаточно высокое качество порошкового слоя по толщине покрытия и особенно на его поверхности. Из-за градиента температуры на стыке и на сводной поверхности порошка температура спекания на поверхности часто бывает недостаточной для образования прочного каркаса покрытия, особенно при большой толщине порошкового слоя. Кроме этого, снижение температуры от температуры плавления до температуры спекания происходит довольно быстро, особенно при искусственном охлаждении свободной поверхности детали, что усложняет контроль и может явиться причиной брака.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является повышение качества покрытия и упрощение технологии его получения.

Указанная техническая задача решается тем, что в способе нанесения покрытий из металлических порошков, включающем нанесение порошкового материала на поверхность детали, ее нагрев до момента достижения на стыке поверхности детали с порошковым материалом до температуры плавления последнего, спекание порошкового материала, в отличие от прототипа, при достижении температуры плавления порошкового материала на стыке с поверхностью детали осуществляют изотермическую выдержку, а спекание производят при достижении свободной поверхностью порошкового материала температуры спекания и поддержания ее при изотермической выдержке постоянной путем принудительного охлаждения свободной поверхности порошкового материала. Охлаждение свободной поверхности порошкового материала осуществляют защитным газом.

Проведение процесса указанным способом обеспечивает расплавление порошкового материала на стыке с поверхностью детали и смачивание последней, что обеспечивает надежное сцепление, а принудительное охлаждение свободной поверхности порошкового материала защитным газом позволяет поддерживать температуру спекания в его объеме и получать гарантированное качество покрытия.

Способ осуществляется следующим образом.

На стальную поверхность наносят порошковый материал и контролируют температуру на их стыке и на свободной поверхности порошка. При достижении температуры на стыке до температуры плавления порошкового материала осуществляют изотермическую выдержку, поддерживая эту температуру постоянной. Одновременно контролируют температуру на свободной поверхности порошкового материала. Как только она достигает заданной температуры спекания (0,75-0,95 от температуры плавления), ее поддерживают постоянной в процессе изотермической выдержки принудительным охлаждением свободной поверхности, например, путем обдува воздухом. Однако во избежание окисления порошкового материала целесообразней охлаждение вести защитным газом.

Пример реализации способа.

На стальную пластинку толщиной 4 мм наносят покрытие из бронзового порошка марки Бр. 010С10. Предварительно поверхность пластинки, подлежащую покрытию, флюсуют из водного раствора буры и высушивают в печи при температуре 100°С. Затем на офлюсованную поверхность наносят слой порошка и закрывают специальным экраном, который имеет штуцера для подвода и отвода защитного газа. Индукционный нагрев осуществляют со стороны свободной поверхности детали с помощью высокочастотного генератора ВЧГ10/044. Температуру свободной поверхности порошкового материала контролируют радиационным пирометром "Тера-50", установленным сверху на экране, а температуру на стыке - термопарой.

Нагрев ведут до температуры на стыке, равной температуре плавления бронзы (950°С), после чего при этой температуре осуществляют изотермическую выдержку. Одновременно контролируют температуру на свободной поверхности порошкового материала. Как только она достигает температуры спекания (870°С), включают подачу защитного газа (окись углерода) и охлаждают свободную поверхность порошкового материала. Изменяя величину расхода защитного газа, поддерживают постоянной температуру спекания (850-870°С) в процессе изотермической выдержки.

Изучение физико-механических свойств образцов, изготовленных по предлагаемому и известному способам, показало, что прочность сцепления у них примерно одинакова, но имеются различия в прочности, плотности и пористости спеченных слоев.

Плотность и пористость спеченных образцов определяли по ГОСТ 18898-73 гидростатическим методом, а предел прочности при изгибе по ГОСТ 18228-82.

Исследования двух партий образцов показали, что образцы, изготовленные по предлагаемому способу, имеют в среднем на 10% меньшую пористость и на 20% выше прочность по сравнению с образцами, изготовленными по известному способу.

Использование предлагаемого способа позволяет получать порошковые покрытия с большей прочностью, чем по известному способу. Изготавливаемые из таких биметаллических материалов подшипники скольжения имеют большую несущую способность и износостойкость.