Способ металлизации спеченных пористых изделий

 

СОК)З COBETCKVIX

СО11ИЛЛИС ГИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК

fsI>s В 22 Е 3/10, 7/02

ГОСУДЛРСТВЕН1 1ЫЙ КОЛ",ИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕ11ИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР. 1 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4682179/02 (22) 21.04,89 (46) 15.01.92, Бюл. М 2 (71) Уральский политехнический институт им. СУЛ.Кирова (72) В.И.Кобер. И.АУЛайбуров и С.П.Распопин (->3) 621 762 8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

M 893406, кл, В 22 F 3/24, 1979. (54) СПОСОБ МЕТАЛЛИЗАЦИИ СПЕЧЕННЫХ ПОРИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам металИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению спеченных пористых и особенно высокопористых иэделий с защитным сплошным металличеcKèë покрытием, наносимым на поверхность электрохимическим способом.

Цель изобретения — повышение прочности сцепления покрытия с основой и его терл остойкости при сохранении внутренней сквозной пористости, Способ осуществляется следующим образом.

Особенностью структуры высокопористых ячеистых материэ|ов является наличие канальной пористости П,. Канальная пористость образует трехмерную связную са1ь и прониэыB3åт вcю структурv мэтсриала.

Важной с iруктурной х3p3êòñðèñòèêoé I! исокопористых ячеистых I.Iэтериэлов является средний д. эметр ячеек d>. Ячейки-поры—

„„Я2„„1704919 А1 лиэации спеченных пористых изделий. Цель изобретения — повышение прочности сцепления покрытия с основой и его термостойкости при сохранении внутренней сквозной пористости. Элсктрохимичсское осаждение металла, идентичного металлу основы, проводили на высокопористую металлическую заготовку до наращивания перегородок пор, в 1,1-1.3 раза превышающей их ширину, прокат ывают поверхность с осажденным металлом при давлении 0,2-0,4 кг/см, после чего прово2 дят термообработку изделия при 600-700

С в течение 1 ч в инертной среде. 3 табл. это полиэдры с полостью. близкой по форме к эллипсоиду вращения.

Матричный каркас образуется из трехгранных ребер-перел1ычек, стыков трех соседних ячеек, которые являются ребрами граней ячеек. Ка эти перемычки и производится электрохимическос осаждение покрытия металла, идентичного металлу изделия. Осаждаемое покрытие нарэщивает перегородки пор с непрерывным уширением толщины перегородок. Как следствие сетчато-ячеистая структура на поверхности уже нарушается и ячейки-поры — это усеченные конусы вращения. Наращивание перегородок пор ведут до высоты, в 1,1 — 1,3 раза превышающей ширипу пор. Если нарощенная высота перегородок flop будет менее сII в 1,1 рээа превышать шири Iy поры, то при создании слоя будут появляться дирли-зазоры.

ЧрсэМЕрНОЕ ynenII eI«ie пЕрЕгОрсдОК ПОр

1704919

55 более че, в 1.3 рззз i в у.",чшзет сго:.,тв покрытия, кроме увел»: ения толщины покрытия, зато требует э. .зчительного увеличения n,ðe .,eíè зле;тролиза. После нзоашивзния п-оегпп-..лк п -р производят их переор: ента -bio на "iJ "y «åì мехаиичесгого прока гывзния ролике ; или воли> ом в направлении, параллельно.. поверхности иэделия, Ражно, чтобы нап,-.:воление вращения ролика или вал".ка при nepeo(иентации не .ронялось, тогда нерощенные перегородки пор ложатся одна на другую, закрывая при этом открытые поры. Давление механического родиra определяется твердостшэ материала покрытия и требование л не нзрушать внутреннюю структуру пористого изделия и варьируется е пределах 0,2-0,4 кг/см . При давлении ме.? нее 0,2 кг/см возможна неполная пере2 ориентация нарощенных перегородок пор, при увеличении давления ролика более 0,4 кгlсм возможны локальные по2 в режде н ия и ове рхн ости изделия.

После получения сплошного слоя металлопокрытия производят конечную термообработку иэделия при 600 — 700 С не менее 1 ч в инертной атмосфере. При этом происходит образование межчастичных металлических контактов между покрытием и оснпвой, а также в самом покрытии между наслоенными друг на друга перегородками пор. Увеличение температуры более 700 С и времени термообработки более 1 ч не улучшает свойств покрытия.

При у леньшении температуры менее

600 С затруднено образэвание межчастичн ых металлических контактов.

Инертная атмосфера необходима для предотвращения образования окалины на поверхности покрытия и внутри иэделия.

Пример 1. Производили металлизацию образцов из высокогтористой меди. Образцы имели форму цил. ндров диаметром

10 — 40 мм и высотой 20-40 л.м.

Характеристики высокопористой меди приведены в таблице.

Если диаметр ячеек вара ее неизвестен, то его легко можно определять измерениетл на любом микроскопе. Электроосаждение меди производили из электролита следующего состава, г!л: медь ссрнзкислая 200. кь с-лота серная (концентрированная) 50, тиомочевина 0,4. Плотность тока не более

70 мА/сл .

Контроль высоты кзрощснных перегородок пор r,oo.l води-,с-" по разнице замероа высоты пористого образца до электролиза и после. Д ннь Й способ достаточно прост и показателен, так как если высота нзрощенных перегородок пор ма5

45 нез указанных пре, лов, то обр„эпц сном помещается в злек ролиэер, если же замеренная величина оказывается больше заданной, то это никак Не ухудшает свойств покрытия, но и не улу шгзет их, I.poMå увеличе::ия толщины покрытия. Толщина покрытия в пoследующсм по необходимости мох:ет быть оставлена такой же или уменьше з эз счет его шлифовки, Переориента цию нзрощеннык перегородок flop производят механически прокзтывзнием ролика под давлениеM 0,2-0,4 кг/cM . Пог сле создания сплошного медного покрытия производили термообрабстку изделий в ячейке с контролируемой инертной атмосферой, помещенной в силитовую печь сопротивления, Наличие открытых пор определяли визуально, Прочность сцепле, ия покрытия определяли с условиях, ил итирующих работу теплообменных элементов. Боковые стенки образцов изолировали, в торец пористого образца подавали воду под дэвление 2,5 атм (используемого обычно для создания конвективного тепломзссопереносз в теплообменнике). Пригодным покрытие считалось в том случае, если не наблюдалось утечки хлздагента — воды сквозь металлизированную поверхность. Так кзк давление воды более 2,5 атм не поднил.алась, то величину адгезии (прочности сцепления) покрытия можно принять равной 2,5 атм (О;25 МПа). Измерить величину адгезии покрытия, полученного по известному способу, не представляется воэможны л, тзк как в образце отсутствует сквозная пористость вследствие пропитки образцов суспензией металла, а технология очистки обьема образца от д lHKoA суспенэии неизвестна.

Термостойкость покрытия характеризует испытание на быструю смену тепловых режимов использования образца с покрытием. Годность покрытия для дальнейшей эксплуатации наблюдалась даже после пятикратного быстрого нагрева образца до

350 С и охлаждения его в инертной атмосфере.

Пример 2. Электрохимическое осаждение никеля проводили из раствора. содержащего 150 гlл сернокислого никеля, 20 гlл хлористого аммония. 25 r/ë борной кислоты плотностью тока 50 мА/CM г при рабочей температуре ванны 50-60 " С. рН=5,6--5,9. Рзспо ожение электродов горизонтальное.

Выбор оптимальных параметров прпцессз л1етзллиззции пористых никелевых образцов и свойства покрытий отображены в табл. 1 и 2.

1704919 таблица 1 (1 стость, гэ принсра

Диаметр ачее а, ыае

Ор влстт полива, и

Высота мароотеммык перегородок пор. вата

Дз вл мие роли кэ, кг/сн

Условна термообрз ботки

1ольцимз пот рыти а, ыкн

Мил ротвер дость покрытиа. кг/см

Нэлмчис открытык порыли

aaaopna, цтт/см

Пригод. ность по. крытил при дзвлемим кладе(вита

2,5 атм

Пригодность птт критик к испольэовзмию по сле патитратмого н грела до

259 С т С

r,ч

97

G.9

0,8

0.6

0,d

1,0

1.0

1Ë

1,О

1О °

0.4

0.4

0.4

0.2

О. °

11

11

16

11

700

64

Нвт

Нет ((ет

Нвт

Нет

Да

Дв

Да

Де

Дэ

Да

Дэ

Да з

Та блица 2

Пгмтодность Ilo критик п.ри дэвле им ллздатемтз

2,5 атм

Наличие открыты* пор илм заволок, шт/сме (1ригодм ость noKpUTNg u мспольэо взмию по сле па тик ратногоо мз гревздо

350 С

Пор» стость, бысотз изро(сам° аьгт пе(егоре рок пор. мн

Давлемие ролика. кг/е

Толцтимэ покрытил, нам

Миа ротпе(и дость покрытие. кгlсм

Лизметр а тела, Орсиа

)лектролиэв. и

Услплиа термообработки тэ примерзз т,м

19

22

2&

146

150 ,1 40

\40

Да

fa

Да

Да

Да

Да

Дэ

Д.

0.7

0.7

1.О

0,7

07 е

14

0.4

0.4

0,4

0.2

700

Нет

Нет

Н т

Нет

Нет

0,6

0.6

0.6

0.6

0.6

П р и 1. е р3. Злектрохи;л(1ческое осаждение железа- производили из раствора, содержа«пего 3 0 г/л сернакислого железоаммония, 0,25 г//1 серной кислоты (концентрированной), плотностью тока 20 мА/см, г

ПрИ КОМНат«Ой ТЕМПЕратурЕ. РаСПОЛОж(ЭНИЕ элек7 родоз горизонтальное.

Выбор оптимальных параметров процесса металлизации пористых железных образцов и их свойств приведен в табл. 1-3.

Микро1вердость сплошной меди марки М1, отожженной при тех же условиях, составляет 66 2 кг/см . При7леры показыг вают влияние высоты нарощенных перего родок пор, влияние величины давления ролика при механической переориентации перегородок пор, влияние условий термообработки на прочностные свойства получае1лого покрытия. Полученное покрытие на образце из высокопористой меди не растреСКИВаЛОСЬ V 61a(/1O nP(4(Oqi

Формула изобретения

Способ мсталлизации спеченных пористых изделий, включающий электрохимическое осаждение (латериала покрытия, 10 отличающийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления и его термостойкости пр« сохранении внутренней сквозной пористости, осаждение осуществлягот до высоты перегородок пор, в

15 1,1-1,3 раза превышающей.их ширину, причем в качестве осаждаю(цего металла используют металл основы, прокатывают поверхность с осажденным металлом при давлении 0,2 — 0,4 кг/см, после чего правог

20 дят термообработку изделия при б00—

700 С в течение 1 ч в инертной атмосфере. о

"

Х,*) и о

Cg CCl CC3 -но й

Ф х

5- C

SZS с o.a ехо

0 t4 о о

X а

Щ Д

Ы

SN ,.Е

З о а

I» о х

O c л а а АРВО

l Ц

I S

1»

go.g

О Х, о с т м

° Ю

m а

z хйх о„э ао о Я© с(а оосоо

2 ах ас * д, д о

z z а х

Ol

e Е т

Ф з » а сэ-р о о с- о

4>

Б щ аа

C о о о

e) л

S >- о ао ас -оа

S, Ьй

s l- 2 о.о аа о х

cQ

CL

Ю о о

X ах

9 ф - о tD

S о с о ъ

1 о а

Е х < Х а х И

cD + c

С5

1704919

1 1 о с m д а о

r ссс с оо - -о

ХХХХХ э со со о в

lA lA lA Ж lA ьс юсче

СМ CV (Ъ CV CV

О ОООО ооооо л r-л<о Т M ct cv Ф

ООООО

CO CO lA CO CO

%» 4 ю л л о л- r оооо

cD (О cD cD <О

ООООО

О (О Ю cD cD л л- л- л- л