Порошковый сплав

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к порошковым аморфным или микрокристаллическим сплавам для нанесения покрытий. Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости, износостойкости и твердости покрытий. Предложенный порошковый аморфный или микрокристаллический сплав имеет следующий состав, ат.%: хром 5-15; молибден 5-15; бор 15-30; медь 5-10; редкоземельные элементы 0,1-0,5; железо остальное . 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4773928/02 (22) 25.12.89 (46) 15.03.92,Бюл,гв 10 (71) Физико-механический институт им.Г.В.Карпенко и Львовский городской центр научно-технического творчества мо. лодежи (72) В.В. Швец, Г,Н.Лукина и В.M.Ãoëóáåö (53) 621.762.669(088,8) (56) Патент Японии hb 12499, кл, 10 J 172.

1968.

Патент США М 4503085, кл. В 05 0 1/10, 1985.

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению порошков сплавов.в аморфном или микрокристал- .. лическом состоянии методами закалки из жидкого состояния, и может быть использовано для нанесения покрытий; обладающих высоким комплексом механических свойств и коррозионной стойкостью, Цель изобретения — повышение коррозионной стойкости, износостойкости итвердости наносимых покрытий;

Указанная цель достигается тем, что предлагаемый сплав, содержащий железо, хром, молибден, бор, дополнительно содержит медь и редкоземельные металлы (P3M) при следующем соотношении компонентов ат. /; хром 5-15; молибден 5-1.5; бор 15-30; медь 5-10; РЗМ 0.1-0,5; железо 45-55.

РЗМ были выбраны в качестве легирующей добавки в связи с установленными их (я)з С 22 С 38/32 С 23 С 4/06 (54) ПОРОШКОВЫЙ СПЛАВ (57) Изобретение относится к пооошковой металлургии, в частности к порошковым аморфным или микрокрйсталлическим сплавам для нанесения покрытий. Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости, износостойкости и твердости покрытий. Предложенный порошковый аморфный или микрокристаллический сплав имеет следующий состав, ат.,ь: хром 5-15; молибден 5-15; бор 15-30; медь 5-10; редкоземельные элементы 0,1-0,5; железо остальное. 1 табл. положительным воздействием не только на свойства получаемых порошков, но и на свойства формируемых из них покрытий.

РЗМ заметно увеличивают коррозионную и стойкость полученных покрытий, что объясняется высокими адгезионными свойствами окисной пленки, образующейся на поверх- Ф " ности. Р3М, диспергируя структуру сплава (Л и повышая ее однородность, облегчают процесс аморфизации сплава покрытий. РЗМ в результате их высокой термодинамической активности эффективно защищают бор от взаимодействия с газами при осуществлении.процесса напыления без защитной атмосферы и позволяют сохранить в составе покрытий содержание бора, необходимое для аморфизации и обеспечения высокого уровня твердости и износостойкости.

При содержании в сплаве Р3М менее

0,1 $ повышение коррозионной стойкости

1719457 незначительно. Увеличение содержания

РЗМ более 0,5 ат. отрицательно сказывается на жидкотекучести расплава, затрудняя процесс распыления и получения порошка высокой дисперсности.

Медь в данный сплав введена с целью повышения стойкости сплава против коррозии и частичной замены хрома, вводимого в сплав с этой же целью. Кроме того, медь положительно влияет на жидкотекучесть расплава. При содержании меди не менее 5 ат.% повышение коррозионной стойкости сплава незначительно. Установлено, что содержание меди более 10 ат. снижает механические свойства покрытий.

В таблице приведены составы сплавов, свойства порошков и покрытий, а также данные рентгеноструктурного анализа покрытий по примерам 1-7 (сплав 1 — прототип, сплавы 2-7 — предлагаемые с граничными и средними значениями содержания компонентов).

Предлагаемый и известный сплавы получали по технологии бь1строго затвердевания расплавов путем распыления в струе инертного газа (аргона). Расплав выплавляли в индукционной печи из армко-железа, феррохрома (68,5 ат,% Cr), ферромолибдена (80 ат.%МО), меди. После гомогенизации расплава в него вводили последовательно ферробор ФБ-17 (56 ат.%В) и мишметалл (20-25% а, 50-55%Се, 15-20 Иб и 10 др. редкоземельные металлы) на штанге под колоколом, погружаемым под зеркало металла, Быстрое охлаждение реализовывалось при подаче расплава тонкой струей в распылительную воронку и дальнейшем его диспергировании аргоном под высоким давлением. При этом расплав затвердевал в виде порошка сферической формы размером 150 мкм и меньше.

Пример 1. Для получения сплава с нижним содержанием меди и Р3М (состав

3) готовили шихтовую композицию, содержащую, ат. /: Сг 15,5; Мо 11,0; Си 5,5; остальное железо. Расплав таких компонентов как хром, молибден, медь, железо гомогенизировали, затем вводили 6ор из расчета 30 ат. и мишметалл 0,15 ат. .

Распыляли сплав по указанной методике.

Пример 2, Для получения сплава 4 со средним содержанием меди и РЗМ приготовлена шихтовая композиция, содержащая, ат. Cr 14; Мо11; Си 7,5; В 30; РЗМ

0,45; остальное железо. Сплав получали по указанной методике.

Пример 3. Сплав 5, содержащий медь и РЗМ на верхнем пределе, получен из шихты, содержащей по расчету. Сг 14: Мо 10;

В 28; РЗМ 0,75. Выплавку и получение по10

25 сталлические покрытия обеспечивают зна30 .чительное снижение скорости коррозии (в

40

55 рошка сплава производили аналогично предыдущим примерам.

Покрытия из порошков предлагаемого состава и прототипа толщиной 0,3-0,4 мм наносили на импульсно-плазменной установке "Импульс-М", используя фракцию 2060 мкм.

Процесс напыления производили при следующих параметрах: запасаемая энергия на один импульс 10-13 кДж; плазмообразующий газ аргон; частота следования импульсов 1 Гц; длина ствола 0,25 м; дистанция напыления 0,18 м.

Оценку коррозионной стойкости импульсно-плазменных покрытий проводили. путем определения скорости коррозии в

3%-ном водном растворе NaCI при испытаниях на общую коррозию весомым методом.

Интенсивность изнашивания полученных покрытий исследовали с помощью машины трения YMT-1 в режимах сухого и граничного трения при скорости скольжения 0,75 м/с при нагрузках 1 МПа и 4 МПа соответственно. Контртело изготавливали из стали 45 (HRC 46). Определение микротвердости производили на приборе flMT-3.

Результаты испытаний показывают, что предлагаемые аморфные или микрокри2-7 раз) по сравнению с прототипом. Добавки редкоземельных металлов и меди в предлагаемом интервале легирования ведут к неуклонному снижению скорости коррозии.

Существенный вклад меди и Р3М в повышение сопротивления коррозии можно обьяснить способностью Р3М .быстро формировать барьерные окисные слои и увеличением ее адгезионных свойств при оптимальных добавках этих элементов.

Общей особенностью для покрытий из порошка предлагаемого сплава является более низкая (в 2-3 раза) интенсивность изнашивания по сравнению с прототипом как в условиях сухого, так и граничного трения.

Это связано с вхождением присутствующей в сплаве меди и РЗМ в состав вторичных . структур, снижающих коэффициент трения и склонность к микросхватыванию (задирам).

Установлено, что микротвердость порошков предлагаемого сплава выше микротвердости сплавов, представленных в прототипе. Прирост микротвердости получен за счет легирования сплава повышенным количеством бора и молибдена.

Таким образом, предлагаемый сплав для нанесения покрытий по сравнению с прототипом характеризуется повышенной твердостью, высоким сопротивлением кор1719457 износостойкости и твердости покрытий, он дополнительно содержит медь, редкоземельные металлы при следующем соотно5 шении компонентов, ат. :

Хром 5-15;

Молибден 5-15;

Бор 15-30;

Медь 5 -10, Редкоземельные элементы 0,1-0,5;

Железо Остальное. розин и изнашиванию, что позволяет обеспечить эффектную защиту металлов в условиях контактного взаимодействия в агрессивных средах.

Формул а изобретен ия

Порошковый сплав для нанесения покрытий, содержащий железо, хром, молибден; бор, отл и ч а ю щи и с я тем, что; с целью повышения коррозионной стойкости, 10

Сплав, If

Данине tCA

Иакротвердрста °

ГПа

Содерванне хннмческмк зпеиентов, атА, в..сплавах

Интенсивность иат нав. при граничном т ремни,им/м

Интенсивность иа нае, при сукон трении, миги

С коуостк

t коррозии, ми/и

Сч . С

АС I0(C

6,0

AC""ИКС

АС

АС

AC

АС

Ф

РСЯ - рентгемоструктурннй аналнв;

«т

AC - аморфное состояние;

%ей

ИКС - инкрокрнстал>оческов состояние.

Составитель Э.Залманова

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Редактор С. Лисина

Заказ 743 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35т Раушская наб., 4/6

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

65,0 15,0

55,0 5,0

45 ° 8 15,0

45,3 13;3

45,0 13.5

48,2 10,0

50 ° О .7,5

4,0

15,0 15,0

1О 2 23,9

10,4 23,2

9,1 21т9

10, О 25,7

5,0 30,0

О ° I

О,1

0,3

0,5

0,3

0,5

9.9

5 0 .7.5

10;О

5,8

7,0

0,00160

0,00053

0,00045

0,00038

0,00023

0,00055

0,00051

315 10

1,5 1О

1,О 10

Ов9 !0

0,6 10

1,0 10

1,2 10

3,0 10 11,0

1,0.10 12,0

1 0,10 12>8

О ° 6.10 12,5

0,7 1О 1210

0,7 10 13эО

О ° 8 ° 10