Способ получения износостойкого покрытия

 

Изобретение относится к порошковои металлургии, в частности к способам пол учения износостойкого покрытия Цель повышение износостойкости покрытия за счет снижения пористости и увеличения прочности сцепления с основой Смешивают металлический порошок с жицким натри евым стеклом, взятым в количестве 4 5-7% от объема металлического порошка, нано сят смесь на металлическую основу и нагревают в среде расплава синтетического боратного шлака с основностью 025 0 45 до температуры, превышающей температуру солидуса смеси, i, ниже температуры сопидусз материала основы 1 табл

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s В 22 F 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

) 1

t GQI

f(f !

Со

К ABTOPCKOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4731647/02 (22) 16.08,89 (46) 07.11 .91. Бюл. М 41 (71) Саратовский институт механизации сельского хозяйства им, M.È,Êàëèíèíà (72) В.А.Деев, В.Н.Буйлов, В.К,Петряков, Е.И.Сафонов, Н.К.Биэик, В.Г,Медяник и

В.А.Ткаченко (53) 621.769(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 221945, кл. В 22 F 7/04, 1972.

Патент США 1Ф 45966922, кл. В 22 F 7/04, 1986. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОГО ПОКРЫТИЯ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для восстановления и упрочнения различных изделий.

Известен способ получения износостойкого покрытия детали нанесением рабочего слоя на его поверхность с использованием промежуточного слоя, заключающийся в том, что на поверхность рабочего слоя наносят слой цементирующего материала и нагревают в нейтральной атмосфере до температуры выше температуры плавления цементирующего металла, в качестве рабочего слоя используют порошок карбида вольфрама, а в качестве цементирующего материала и материала промежуточного слоя — медь (1).

Недостатками известного способа являются сложность и нетехнологичность процесса, не позволяющие получить прочный с хорошим сцеплением слой.

„„5Ы „1688981 А1 (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам пол учения износостойкого покрьпия. Цель повышение иэносостойкости покрытия за счет снижения пористости и увеличpíèя проччости сцепления с основой. Смешивают металлический порошок с жидким натриевым стеклом, взятым в количестве 4,5-7% от объема металлического порошка, наносят смесь на металлическую основу и нагревают в среде расплава синтетического боратного шлака с основность а 0,25-0,45 до температуры, превышающей температуру солидуса смеси, и ниже температуры сопидуса материала основы. 1 табл, Наиболее близким к изобретению является способ образования износоустойчивого спеченного слоя а металлической подложке, заключающийся в том, что поверхность металлической подложки наносят порошковый сплав, состоящий иэ первого и второго слоев. В состав первого слоя входит

94 — 99% порошка сплава Ее — Сг и 1-6% акрилового связующего, второй слой содержит 94 — 96% порошка эвтектического

r.ïëàâà и 1 — 6% акрилового связующего.

Подложку с нанесенными порошками нагревают в инертной атмосфере да температуры, превышающей температуру солидуса эвтектического сплава, но лежащей ниже температуры солидуса сплава Fe — Сг (2).

Недостатками известного способа. является пористость и недостаточная прочность сцепления получаемого слоя с подложкой.

При нагреве акриловое связующее разлага1688981

50 периментально, е- ся, активно встуг<ая во взаимодействие с порошками и подложкой. Получаемые при этом с :з":дкнения не успевают выделяться и=.. Слоя, что затрудняет получение беспористого соединения, Прочность сцепления порош конягQ <;плава с подложкой недостата-Гна иэ-за того, что нанесенный первый слой порошка сплава Fe — СГ, покрывая поверхность подложки и имея температ:,ру солидуса выше температуры нагрева, преггятс Гвует проникновению звтектиче",ко; О с )лава и Оi Оаничивает 8(Q площадь

I .Он а! Та "..", Подложкой. Кром8 ТОГО, спОс05 н пыз " ";! Вт .; большои точностью реГули;.!Дваj!ü I е !Iloi3а1уоу процесса, что затрудня::т и лучение слоя с Заданными своисГвами. !.,зл ь изобретения — повышение износо.:Тойкосты Ггокры-:,.:.:, эа счет снижения пори. . ст.:;; по",ü":ê;è8ния прочности сцепления с

О Нс)ВОЙ

Поставленная цель достигается за счет

Гого, что а:: еталлическую подложку нанос;:.т суспензи:О частиц металлического пораьп<а в неорганическом свяэующем— с Гекле натриевом жидком, слой суспензии наносят заданной толщины, Йагревание ведут в среде расплава синтетического боратн<.го шлака с Основностью В = 0,25 — 0,45 до

ТВР.П ргтуры, и ревы шающей температуру солид. Са нснссима, о слоя и ниже температ рь . Солидуса материала подложки, Использован.:; в качестве неорганическог Освязуящего стекла натриевого жидкоГо обуслсвл:= Hà сродством по составу с применяемыми синтетическими боратными шлака и. ЯеобхОДимос Гью обеспечения .I,8ï!,--Рия частиц порокша между собой и подлохч<о:: и для локального раскисления паверх:-гости частиц металлического пороша подложки Б начальный момент врем"-!ни.

Коли.ество применяемого стекла натриевога жидкого выбирается исходя из

О":. еспечения следующих сВОЙстВ. связыва ние всех .Встиц между собой; сцепление полученной суспензии с подложкой по всей гкиерхности; получение суспензии такой консистенции, при нанесении которой образ,егся равномерный по толщине слой; .:Полу -el ие Фиксированного слоя необходимой толщины. и составляет 4,5-7Я . От объема используемОГО порошка, Пои нагревании в расплаве синтетического боратного шлака подложки с нанесенным <",лоем стекло натриевое жидкое

pÿàëçÃý8T8è нз Оксид натрия МВ20 и Оксид, .ремния S(Qz. Оксид натрия Ма20 выходит из слоя а шлак, не изменяя его свойств.

Оксид коямния Вступает во Взаимодеистви8

"" " и "ним "i пленками поверхност(й час" тиц порошка и подложки, частично разрушая, связывает их и выводит в шлак, тем самым обеспечивает локальное раскисление в первоначальный момент времени протекания процесса и не способствует образованию пор в слое, Количество окиси кремния Я!Ог, входящее в состав стекла натриевого жидкого, не обеспечивает полного очищения поверхности частиц порошка и подложки от окисных пленок, Последующее очищение поверхности осуществляет за счет использования синтетического боратнога шлака, Входящий в состав шлака барный ангидрид вступает во взаимодействие с окисными пленками, полностью очищая поверхность от них.

При этом количественное содерх<ание ангидрида в шлаке определяет его химическую активность и выражается через коэффициент основности В, Используемый синтетический боратный шлак должен обладать следующими свойствами: Высокая равномерность и быстрота нагрева; воэможность получения температуры расплава с точностью 10 С; растворение и очистка от окислов поверхностей подложки и частиц порошка; защита подложки и частиц порошка От вредного воздействия кислорода воздуха как во время самого процесса, так и при переносе на Открытом воздухе; стабильность химического состава нанесенного слоя; препятствие порообразованию; препятствие короблению и

Обезуглероживанию; практическое Отсутствие деформаций, Применение синтетического боратного шлака с основностью В = 0,25 — 0,45 обусловлено перечисленными свойствами. Использование шлака с основностью В < 0,25 приводит к взаимодействию шлака с металлом подложки и снижению прочности сцепления.наносимого слоя и подложки.

Применение шлака с основностью В > 0,45 приводит к неэффективной очистке поверхностей подложки и частиц порошка, что снижает прочность сцепления наносимого слоя и подложки. Влияние основности применяемого синтетического боратного шлака на качество наносимого слоя определено эксДля получения слоя заданной толщины необходимо нанести слой суспензии Определенной толщины.

На поверхность подложки, наносят слой суспензии толщиной

1688981 где Н1 — - толщина наносимого слоя, мм;

V1 — объем, занимаемый слоем, покрывающим подложку, мм; з, S — единичная площадь поверхности подложки, мм 5

По окончании процесса получают слой толщиной (2) О

Ho ——

10 где Ho — толщина слоя, который необходимо получить, мм;

Vo — обьем, занимаемый получаемым слоем, мм . 15

Выразим Н1через Но, используя формулы (1) и (2): (3) Распйшем подробно величины Ч1и Чо и выразим их через объем взятого металлического порошка, При этом

Ч1 = Vo + Чж.с.,(4) 25 где Чп — объем„занимаемый металлическим порошком, мм;

Ч> .c — объем, занимаемый жидким стеклом, мм

Зная определенный эксперимент л 30 обьем Ч®.c., выраженный через Ч, запишем (45 — 7 ) 35

Для проведения расчетов начальный объем металлического порошка примем равным 1. тогда

Ч1 =- (1 + 0,045 - 0.07) ) Vo = (1,045 - 1,07) х 40 при этом Vo = Чп.

Подставляя значения Ч1 и Чо, выраженные через Чп, в формулу (3), получим зависимость между толщинами наносимого и получаемого слоев:

Н1=- Ч Н,, = (1,045-1,07) Н. (6).

Зная полученную зависимость, можно 50 получить слой заданной толщины, Пример, Предлагаемый способ образования износоустойчивого слоя на металлической подложке реал зокан:,-.: образом, Исходные данные: мета личе;-,::.-. ложка из стали 45 ГОСТ 1050--7 . сусп .=,.состоящая из 70;ь порошка Ге С вЂ” (C. -l650

ГОСТ 4757-70), 30 Р порош.:а hp:»; (БрОФ10 — 1 ОСТ 1,90054-72) и 6 "(, от о ч1е .;, металлического порошка стекла катриеao "о жидкого (ГОСТ 13070-81); расплав сын е- ческого боратного шлака АН-Ш1 Т" "i

УССР 57— - 77 основности В =- 0.3».

На металлическую подложку, о ащен ную от грязи, наносят слой суспензии толщиной 1,15 мм. Затем подложку помяв;гю» в шкаф сушильный, где нагревают дс 180 С и выдерживают в течение i ч. После мого подложку помещают в ванну с ра",гаазом синтетического боратного шлака, и .:еющ". го температуру 960 С и выдерживаю» в те чение 0,25 ч, Извлеченная из ванны подложка пскр :— та слоем застывшего шлака, дпя е -o отr;e ния подложку опускают ь ванну с годой температурой 20 С, В результа1е полу гаю слой толщиной 1,10 мм.

Проводили испытания на износ обpaцов. Износ образцов устанавливали г.угу: взвешивания их до и nocr;e испытан .й ча аналитических весах ипа ВЛ ; — .. 00! -- Л с точностью до 0;1 мг.

Полученные результаты исследованы образцов на износ представлены в таблице.

На основании полученных данных установлено, что массовый износ образца, пСр-;: ботанного r o предлагаемому способу.на

147 меньше массового износа образца, обработанного по прототипу.

Формула изобретения

Способ получения износостойкого,окрытия, включающий приготовление с1ес . из металлического порошка и связующего, нанесение ее на металлическую основу, нагрев до температуры, превышающей температуру солидуса смеси, но ни><е температуры солидуса материала основы, .отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости покрытия за счет снижения его пористости и увеличения прочности сцепления сосновой,,при смешивании в качестве связующего берут жидкое натриевое стекло в количестве 4,5 — 7, от объема металлического порошка, а нагрев проводят в среде расплава синтетического боратного шлака с основностью С.25-0,45.

1688981

Длите льность исгытаний ч.-,4,, Способ

k.

Ьрис- Г) едал

Ноличестео, Очазочная эидность и ее подача

Частота з рацеи и ролина, нин

Удельная Массовый нагрузна, износ, пг

Wb тость, прочности

ГПз

Масло Моторное (1 10((ГОСТ

17473.1-65), 8-10 нагель а иинуту

500 12

6,7

16 ) 275

4н4

5G0 12

7,5

Э45

Составитель И. Поймонова

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова

Заказ 3767 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рэушская наб., 4/б

Производственно-издательский комбина "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Г)роготип: твчпература 960 С, созга нагреаа - аануун 10

-1 горсшон (ФХ650 ГОСТ

4757-79), порсшон бронзы (БрОФ10-1 OCT.90954-72), анрилоаое саязуеаее (ТУ

7-09-4347-77) Гфедлагаеный: теипературз

960 С, среда нагзееаснчтетичесний бооатный шлан оснозности;l O,Э5, порсшон (Фх650 Г )СТ

4757-79), порошон бронзы (БрОФ10-1 OCT 1.9005472), стенло .натриааое видное (ГОСТ 13078-81) Масло нотароное и-1ОГз (ГОСТ

17479 1-85)

6-10 капель а нинуту