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):,
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:

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
ПоказателиУсилие прижатия электродов, Н Скорость припекания,

м/с
Ток, кАТолщина порошкового слоя, мкм Толщина полученного покрытия, мкм
Количественные характеристики 95000,03 17-19190-200 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
способ получения порошковых покрытий на основе металлической   матрицы, патент № 2405860 1 23 45 67 8
1. Температура нагрева металлической основы, °С 8080 8080 8080 8080 80
2. Температура прогрева слоя желеобразного флюса, °С 110110 110110 110110 110110 110
3. Температура прогрева металлического порошка, °С 120120 120120 120120 120120 120
4. Время механической активации металлического порошка, мин - 510 2050 6070 90120

Таблица 3
Сравнительные свойства покрытий, полученных из медного порошка ПМС-1 ГОСТ 4960-75
Номера полученных Характеристики покрытий
покрытийПрочность соединения покрытия с металлической основой, Прочность покрытия при растяжении,
способ получения порошковых покрытий на основе металлической   матрицы, патент № 2405860 МПа МПа
Прототип 325-329 118-122
1327-330 118-122
2331-333 123-126
3334-337 127-129
4338-340 130-132
5341-345 132-133
6339-342 130-132
7330-335 112-118
8300-310 100-102
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
покрытийПрочность соединения покрытия с металлической основой, Прочность покрытия при растяжении,
способ получения порошковых покрытий на основе металлической   матрицы, патент № 2405860 МПа МПа
Прототип 330-338 129-133
1338-340 130-134
2341-342 136-139
3344-348 140-144
4349-353 145-148
5354-360 149-154
6354-356 148-152
7351-354 144-148
8336-339 130-133
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

устройство и способ формирования аморфной покрывающей пленки -  патент 2525948 (20.08.2014)
способ нанесения смеси углерод/олово на слои металлов или сплавов -  патент 2525176 (10.08.2014)
способ повышения коррозионной стойкости нелегированной стали -  патент 2513670 (20.04.2014)
способ получения наноструктурного покрытия из гранулированного нанокомпозита -  патент 2511645 (10.04.2014)
формирование тонких равномерных покрытий на кромках лезвий с использованием изостатического прессования -  патент 2510802 (10.04.2014)
способ восстановления внутренней поверхности ступицы направляющего аппарата центробежного электронасоса -  патент 2510426 (27.03.2014)
способ формирования износостойкого покрытия деталей -  патент 2510319 (27.03.2014)
формирование тонких однородных покрытий на кромках бритвенных лезвий с использованием изостатического прессования -  патент 2507063 (20.02.2014)
способ повышения износостойкости наноструктурного покрытия из гранулированного композита -  патент 2506347 (10.02.2014)
наноструктурное покрытие из гранулированного композита -  патент 2506346 (10.02.2014)

Класс B22F7/04 с одним или несколькими слоями, выполненными не из порошка, например выполненными из сплошного металла 

способ получения сверхтвердого композиционного материала на основе кубического нитрида бора или синтетического алмаза для режущего инструмента -  патент 2529141 (27.09.2014)
способ получения металломатричного композиционного материала -  патент 2528926 (20.09.2014)
способ получения слоистого композита системы сталь-алюминий -  патент 2501630 (20.12.2013)
способ изготовления деталей с вставкой из композитного материала с металлической матрицей -  патент 2492273 (10.09.2013)
способ получения фторопластового антиадгезионного покрытия на металлических поверхностях -  патент 2490371 (20.08.2013)
способ соединения заготовок вал-втулка -  патент 2488475 (27.07.2013)
способ получения пористых покрытий на металлических имплантатах -  патент 2483840 (10.06.2013)
способ изготовления прирабатываемого уплотнения турбомашины -  патент 2478454 (10.04.2013)
способ взрывного нанесения покрытия из порошкообразного материала -  патент 2471591 (10.01.2013)
композитная заготовка, имеющая управляемую долю пористости в, по меньшей мере, одном слое, и способы ее изготовления и использования -  патент 2468890 (10.12.2012)

Класс B22F1/00 Специальная обработка металлических порошков, например для облегчения обработки, для улучшения свойств; металлические порошки как таковые, например смеси порошков различного состава

способ изготовления скользящих контактов -  патент 2529605 (27.09.2014)
композиция, улучшающая обрабатываемость резанием -  патент 2529128 (27.09.2014)
способ подготовки шихты порошковой проволоки и устройство для определения угла естественного откоса порошковых материалов -  патент 2528564 (20.09.2014)
способ приготовления твердосплавной шихты с упрочняющими частицами наноразмера -  патент 2525192 (10.08.2014)
способ получения диффузионно-легированного порошка железа или порошка на основе железа, диффузионно-легированный порошок, композиция, включающая диффузионно-легированный порошок, и прессованная и спеченная деталь, изготовленная из упомянутой композиции -  патент 2524510 (27.07.2014)
способ получения многослойного композита на основе ниобия и алюминия с использованием комбинированной механической обработки -  патент 2521945 (10.07.2014)
способ получения модифицированных наночастиц железа -  патент 2513332 (20.04.2014)
способ получения дисперсноупрочненной высокоазотистой аустенитной порошковой стали с нанокристаллической структурой -  патент 2513058 (20.04.2014)
порошковая ферромагнитная композиция и способ ее получения -  патент 2510993 (10.04.2014)
смазка для композиций порошковой металлургии -  патент 2510707 (10.04.2014)
Наверх