Способ изготовления спеченных изделий из металлических порошков

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления спеченных изделий из металлических порошков с покрытиями. Цель - повышение качества изделий. Способ включает приготовление шихты, прессование,спекание , насыщение приповерхностного слоя прессовок плазмой в вакууме при напряжении на прессовках 2000 - 2500 В и нанесение покрытия при напряжении 150-300 В. При этом покрытие возможно наносить в среде рабочего гаяа при давлении 1,33-10 - 1,33-10 Па. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЭ СОЕЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 22 Р 3/24, 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А 4TOPCNOMV СИИДЕТВЪС ГВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЮЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ГРИ FHHT CCO (21) 4363471/02 (22) 20.01.88 (46) 07.05.91 Бюл. 11 17 (72) А.В.Григорьев, А.П,Романенков, А.Д.Карачунский и В.К.Савельев (53) 621.767:621.793.7 (088.8) (56) Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: Справочник. — Киев: Наукова думка, 1985, с. 265-273.

Термохимическая обработка металлокерамических сталей. — Wiad huts

1971, 27, 11 6, с. 196-202. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХ

ИЗДЕЛИИ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛОРО1 1КОВ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления порошков с покрытиями, Цель изобретения — повышение качества изделий.

Сущность способа заключается в термомеханическом воздействии на материал прессовки ионизированного, высокоэнергетичного потока частиц рабочего материала, при этом в вакууме происходит нагрев прессовок для спекания, насыщение (ионное легирование) частицами плазмы приповерхностного слоя прессовок и нанесение покрытия в зависимости от вида либо в вакууме, либо в среде рабочего газа.

Термомеханическое воздействие наиболее эффективно в вакууме,поскольку энергия плазмы не затрачивается и не рассеивается от столкнове„.SU„„1646677 А 1 (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления спеченных изделий из металлических порошков с покрытиями. Цель — повышение качестна изделий. Способ включает приготовление шихты, прессование,спекание, насыщение приповерхностного слоя прессонок плазмой в вакууме при напряжении на прессовках 2000

2500 В и нанесение покрытия при напряжении 150-300 B. При этом покрытие нозможно наносить в среде рабо-4 чего газ» при давлении ),33 10

1,33 ° 10 На. 1 з и. ф лы, 1 табл. ния частиц плазмы (ионов) с частицами рабочих газон.

Осаждение ионов на поверхности прессовки в вакууме образует простые, а при напуске рабочего газа и сломного состава покрытия, удовлетворяющие эксплуатационные требования к порошковым деталям (упрочняющне,антикоррозионные, декоративные, жаростойкие и другие покрытия). При этом можно управлять параметрами покрытия (плотность, состав, структура, толщина, микротвердость), а такме получать многослойные композиционные покрытия.

Плазменную обработку спрессованного изделия осуществляют в две стадии. Спекание и насыщение приповерхностного слоя осуществляют при напряжении на прессовках 2000-2500 В, а нанесение покрытия проводят при напряжении 150-300 В.,1646677

Подать напряжение на прессовки более 2500 В не позволяют характеристики высоковольтного источника питания.

При подаче напряжения на прессовки ниже 2000 В большое количество ионов в плазменном потоке имеет энергию ниже необходимой для реали,зации процесса насыщения, что отрицательно сказывается на свойствах изделия (недостаточная концентрация насыщения).

Процесс конденсации покры"ия характеризуется более низкими энергиями (порядка 20-40 эВ), чем процесс насыщения, При подаче на прессовки напряжения выше 300 В покрытие получается недостаточной плотности в связи с тем, что наряду с конденсацией идет процесс распыления поверхности,что также снижает и производительность процесса.

Температура изделий определяется энергией частиц плазменного потока, т,е. величиной напряжения. Поэтому снижение при нанесении покрытия напряжения ниже 150 В приводит к уменьшению температуры изделия, что, в свою очередь, снижает качество покрытия и его адгезию к поверхности.

Следовательно, при подаче напряжения в интервале 150-300 В обеспечивается поддержание температуры в пределах 400-500 С и реализуется процесс получения качественного покрытия с хорошей адгеэией, удовлетворяющей условиям работы иэделий. для получения покрытий сложного состава на поверхности прессовок в рабочую камеру напускают газ (например, для получения нитридов азот).

-1

При превышении давления 1,33 10 Па получаются покрытия с низкой микротвердостью.

При снижении давления рабочего газа ниже 1,33-10 Па также наблюдается снижение микротвердости покрытия, что ухудшает износостойкость изделия.

Пример !. Изготавливают детали "магнитопровод" с размерами ф 80 х ф 27 х 8 мм. Технологические операции осуществляют в следующем порядке. Готовят шихту иэ порошка марки ПЖРВЗ механическим смешиванием его с0,3-0,4 мас.Х стеарата цинка.

Пресссуют детали на прессе модели

Д2430Б, оснащенном сферодвижным прессователем модели CM-100. Параметры процесса прессонанич:

Усилие пр= сования, тс 50

Угол наклона пуансона, град 2

Количество качаний пуансона, с 1,3

Время выдержки п .д давлением, с 5 — 7

Плотность прессовок 7,0-7, 2 г

В таблице приведены параметры магнитных цепей, собранных из магнито45 проводов, изготовленных по известному и предложенному способам

Способ изготовления Индукция в рабочем зазоре, 50

Гс

10920

Известный

Предложенный

Намагничивание систем при напря55 женности магнитного поля 0,8 Тл.

1 Х.

Замеры магнитной индукции при помощи дифференциальной измерительной катушки и миллинеберметра.

/см .

Прессовки помещают в вакуумную камеру установки "Пуск", располагая их напротив плазменных ускорителей перпендикулярно потоку плазмы.

Камеру вакуумируют до давления

1 33х}0 ЭПа.

2р Подают питание на плазменные ускорители и высоковольтный источник.

Потоком плазмы (при напряжении на прессовках 2-2,5 кВ) нагревают изделия до 1160-1200 С и выдерживают в

2 > течение 1 ч. Одновременно со спеканием проводят легирование приповерхностного слоя ионами никеля (материал катода). По окончании выдержки снижают потенциал на изделиях до 150

300 В, этим осуществляют конденсацию ионов никеля на поверхности изделий.

Толщину никелевого покрытия регулируют выдержкой при и 400-500 С в течение 20-60 мин. После окончания процесса готовые изделия выгружают из камеры.

Металлограрический анализ показал, что толщина приповерхностного слоя, легированного никелем, 12-15 мкм.

40 Толщина никелевого покрытия 6

9 мкм.

1646677

Т1С, раа ег ! мкм, рытил, сост

8-10 мкм, !1

Стой ко ст

l,3

40

Пример 2. Изготавливают детали штамповкой оснастки с размерами Р 80 х ф 50 х 10 мм. Технологические операции осуществляют в следующем порядке. Готовят шихту из порошка быстрорежущей стали марки

Р6М5 механическим смешиванием с

О, 25Х углерода в виде свободного графита.

Прессование осуществляют на прессе модели ДБ2432, оснащенном сфеpc цвижным прессователем модели С1ч-1 0.

Параметры процесса прессовансн:

Усилие прессования, тс 80

Угол наклона пуансона, град. 3

Количество качаний, с

Время выде ржки под давлением, с 5-7

Плотность прессовок 7,2 и

Э

7,4 г/см

Прессовки помещают в вакуумную камеру установки "Пуск", располагая 25 их напротив ускорителей перпендикулярно потоку плазмы. Камеру вакуумируют до давления 1,33-10 Па.

Подают питание на плазменнле ускорители и высоковольтный источник. 30

Потоком плазмы (при напряжении на прессовках 2-2,5 кВ) нагревают иэделия до 1200 — 124OОС и выдерживают в течение 1 ч.

Одновременно со спеканием проводят легирование приповерхностного слоя ионами титана (материал катода).

По окончании выдержки снижают потенциал на изделиях до 150-300 В и подают в камеру азот.

При этом на поверхность иэделий наносят сложное покрытие иэ нитридов титана.

Давление азота в камере поддерживают в пределах 1,33х10 1,33х10 Па. 45

Толщину покрытия регулируют выдержкой

М о при t 400-500 С в течение 20-60 мин.

После окончания процесса готовые изделия выгружают из камеры, Металлографический анализ пока- 50 зал, что толщина приповерхностного слоя легированного титана 10-12 мкм, в слое присутствует карбид титана

6 грен карбида титана д

1200 к1 /мм толщина пок оящего из нитрида титана, Р

2000 — 2300 кг/мм . ь штампованного инструмента в сравнении с инструментом, изготовленным по известному способу, увеличивается в 2 раза.

При предложенном способе технологические возможности расширяются за счет легирования приповерхностного слоя изделия различными легирующими элементами в широком диапазоне концентраций независимо от предельной растворимости того или иного элемента н материале прессовок (термомеханическое легирование). Предложенный способ также позволяет наносить раэличные сложные композиционные покрытия с различными свойствами (плотность, состав, структура, толщина, микротвердость, жаростойкость, износостойкость и др.).

1ти же признаки приводят к повышению качества иэделий эа счет увеличения стойкости, прочности сцепления покрытия с основой, повышения эксплуатационных свойств покрытий.

Ф о р и у л а и э о б р е т е н и я

1. Способ изготовления спеченных изделий иэ металлических порошков на железной основе, включающий приготовление шихты, прессование, спекание с одновременным насыщением прицоверхностного слоя прессовок легирующими компонентами, нанесение покрытия, отличающийсятемчто,с целью повышения качества иэделий, спекание, насыщение приповерхностного слоя н нанесение покрытия осуществляют плазмой в вакууме, при этом спекание и насыщение приповерхностного слоя осуществляют прн напрякении на прессовках 2000 — 2500 В, а нанесение покрытия проводят при напряжении 150 — 300 В.

2. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем,,что нанесение покрытия осуществляют в среде рабочего

1 газа прн давлении 1,33 х 10

1,33 х 10 Па.