Способ обработки медного газотермического покрытия

 

Способ обработки медного газотермического покрытия, напыленного на стальную основу, включает прокатку с обжатием покрытия 15 - 30% и последующую выдержку при температуре 800 - 950^oC в восстановительной атмосфере не менее 5 минут. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при нанесении газотермических покрытий (ГТП).

Известен способ обработки медного ГТП, при котором на стальную основу напыляют покрытие и подвергают его термообработке при температуре более высокой, чем температура плавления материала покрытия (Япония, заявка N 243821, кл. C 23 C 4/18). Однако только термообработка не позволяет получить покрытие высокой пластичности.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ обработки медного ГТП, в котором на поверхность стали напыляют медь, проводят нагрев и механическую обработку в горячем состоянии с утонением покрытия [1] Однако невозможно получить покрытие высокой пластичности, осуществляя механическую обработку покрытия в нагретом состоянии из-за его окисления. Кроме того для получения покрытия высокой пластичности необходимо его уплотнение в строго определенном интервале обжатий.

Целью изобретения является повышение пластичности покрытия. Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки медного газотермического покрытия, напыленного на стальную основу, включающем механическую обработку и термообработку, согласно изобретению, покрытие уплотняют с обжатием 15 30% после чего осуществляют термообработку за время выдержки не менее 5 мин в восстановительной атмосфере. При этом термообработку проводят в интервале 800 950^oC.

Пластичность покрытия определяют по результатам испытаний уплотненных и термообработанных ГТП на изгиб на угол 180^o (ГОСТ 14918-80). Считают, что покрытие обладает высокой пластичностью, если оно в месте изгиба гладкое, без трещин, видимых невооруженным глазом, и шелушения или его поверхность на изгибе шелушится, но без видимых трещин. В случае, если покрытие имеет в месте изгиба видимые невооруженным глазом трещины или отслаивается в момент испытания, то оно обладает низкой пластичностью. Уплотнение покрытия с обжатием ( ε ) 15.30% обеспечивает уменьшение его пористости до необходимого предела, что позволяет существенно повысить когезию покрытия при последующей термообработке, а, следовательно, его пластичность. При последующей термообработке в интервале температур (T) 800.950^oC за время выдержки ( t ) не менее 5 мин происходит диффузия железа в медь на глубину до 4 мкм, что обеспечивает высокую адгезию покрытия, а следовательно, его пластичность. Восстановительная атмосфера способствует восстановлению окислов меди, что также повышает пластичность покрытия, т.е. достигается новый результат. По мнению авторов, предложение соответствует критерию "существенные отличия" и является изобретением.

При e < 15% происходит недостаточное уменьшение пористости покрытия, что не приведет к его спеканию при последующей термообработке, т.е. будет низкая когезия покрытия, а, следовательно, будет низкая его пластичность При ε < 30% значительно уменьшается пористость покрытия (преобладают закрытые поры), что затрудняет удаление продуктов восстановления при последующей термообработке. Водород, легко диффундируя в медь и соединяясь с кислородом окислов, образует большое количество паров воды. При термообработке, в случае преобладания закрытых пор, создаются большие давления, которые приводят к разрушению межчастичных контактов и образованию микротрещин, так называемой водородной болезни, что значительно понижает пластичность покрытия.

При T<800C резко увеличивается время выдержки, необходимое для спекания покрытия (когезия), диффузия (адгезия) и восстановления окислов меди, что делает процесс малопроизводительным.

При T>950^oC происходит процесс образования интерметаллидов, что понижает адгезию покрытия, а, следовательно, его пластичность. При времени выдержки ε < 5 мин имеет место низкая пластичность, т.к. не будет адгезии покрытия и восстановления окислов меди.

Способ осуществляется следующим образом. Напыленное на стальную основу медное ГТП уплотняют с τ 15.30% например, на любом прокатном стане. Далее изделие с уплотненным покрытием подвергают термообработке в печи с восстановительной атмосферой, в частности, в водороде при T 800.950^oC и времени выдержки e ≥ 5 мин.

Пример. На ленту из стали 08 шириной 10 мм и толщиной 0,45 мм напыляли одностороннее медное покрытие (М1) толщиной 0,2 мм при помощи стационарного электрометаллизатора ЭМ-12М. Покрытие уплотняли на 4-валковом реверсивном стане 320 с обжатиями покрытия, приведенными в таблице. При этом основа не деформировалась, а зазор между валками, обеспечивающий указанные в таблице обжатия, устанавливали соответственно 0,63; 0,62; 0,61; 0,59; 0,57 мм. После прокатки ленты с каждым обжатием от нее отрезали образцы длиной 40 мм. Далее образцы подвергали термообработке в печи в атмосфере водорода при температурах и времени выдержки, приведенными в таблице. Поскольку температура на поверхности покрытия практически равна температуре в печи, что время выдержки соответствует времени термообработки, т.е. времени нахождения образцов в печи. Совпадение температуры покрытия и температуры в печи было подтверждено ее измерением на образце с помощью хромель-алюмелевой температуры. После охлаждения образцов определяли пластичность покрытия. Образцы изгибали на угол 180^o покрытием наружу. Состояние покрытия после изгиба в месте изгиба отражено в таблице.

Следовательно, для получения медного ГТП высокой пластичности необходимо после напыления уплотнять его с ε 15.30% а затем термообработать в печи с восстановительной атмосферой при T=800.950^oC и времени выдержки t ≥ 5 мин Уплотнение медного ГТП с ε 15.30% с последующей термообработкой при T 800. 950^oC и t ≥ 5 мин. позволяет повысить его антикоррозионные свойства.

Формула изобретения

Способ обработки медного газотермического покрытия, напыленного на стальную основу, включающий механическую обработку и термообработку, отличающийся тем, что в качестве механической обработки проводят прокатку с обжатием покрытия 15-30% а последующую термообработку проводят при 800-950^oС в восстановительной атмосфере за время выдержки не менее 5 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1