способ получения порошковых покрытий на основе металлической матрицы
Классы МПК: | C23C24/08 с использованием нагрева или давления и нагрева B22F7/04 с одним или несколькими слоями, выполненными не из порошка, например выполненными из сплошного металла B22F1/00 Специальная обработка металлических порошков, например для облегчения обработки, для улучшения свойств; металлические порошки как таковые, например смеси порошков различного состава |
Автор(ы): | Ковтун Вадим Анатольевич (BY), Пасовец Владимир Николаевич (BY) |
Патентообладатель(и): | Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-01-19 публикация патента:
10.12.2010 |
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения покрытий из металлического порошка. Технический результат - улучшение механических свойств покрытий. Способ включает нанесение на поверхность медной основы, нагретой до 70-90°С, слоя желеобразного флюса, его прогрев до 100-120°С. Затем на основу наносят слой медного порошка, предварительно высушенного до влажности 3-4% и прогретого до температуры 110-130°С, и припекают его к основе при помощи роликовых электродов с использованием импульсов переменного электрического тока. Длительность импульсов составляет 0,7-0,8 периода синусоиды, а пауза между ними составляет 0,2-0,3 периода синусоиды. При этом перед сушкой и прогревом медный порошок подвергают механической активации в течение 50-70 мин. 4 табл.
Формула изобретения
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.
Описание изобретения к патенту
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 |
Класс C23C24/08 с использованием нагрева или давления и нагрева
Класс B22F7/04 с одним или несколькими слоями, выполненными не из порошка, например выполненными из сплошного металла
Класс B22F1/00 Специальная обработка металлических порошков, например для облегчения обработки, для улучшения свойств; металлические порошки как таковые, например смеси порошков различного состава