металлокерамическая композиция

Формула изобретения

Металлокерамическая композиция на основе карбида вольфрама, содержащая флюс, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит олово, гидрид титана и медь, а в качестве флюса - комплексный флюс, содержащий тетратоборнокислый натрий, борный ангидрид и висмут азотнокислый, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Карбид вольфрама - 60 - 68

Олово - 8 - 12

Гидрид титана - 1,5 - 1,8

Тетратоборнокислый натрий - 1,0 - 1,2

Борный ангидрид - 1,0 - 1,2

Висмут азотнокислый - 0,2 - 0,3

Медь - Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к изготовлению сплавов на основе карбидов вольфрама и может быть использовано для изготовления режущих инструментов, например, фрезера для резки обсадных труб.

Известен сплав на основе карбидов вольфрама, содержащий твердые частицы литых карбидов вольфрама и сплав-связку, включающую никель, марганец и медь (а.с. 323947, В 23 К 35/22).

Однако известный сплав непригоден для изготовления режущих инструментов.

Известен сплав на основе карбидов вольфрама, содержащий твердые частицы литых карбидов вольфрама, флюс на основе борсодержащих компонентов и сплав-связку, включающую углерод, хром, молибден, марганец, магний, медь (патент РФ 2120491, C 22 C 29/08, опубл. 20.10.98 г.).

Однако известный сплав направлен на повышение износостойкости деталей, работающих в абразивной и коррозионной средах и также непригоден для изготовления режущих инструментов, работающих в условиях больших динамических нагрузок. Еще одним недостатком известного сплава является использование для приготовления смести и шихты дорогостоящей и энергоемкой индукционной печи.

Таким образом, возникла проблема создания сплава на основе карбидов вольфрама, обладающего при относительно невысокой стоимости изготовления высокой механической прочностью и пригодного для изготовления режущего инструмента, например, фрезера, работающего при больших динамических нагрузках.

Технический результат - максимально прочное крепление частиц литого карбида вольфрама к корпусу инструмента.

Указанный технический результат достигается тем, что известная металлокерамическая композиция на основе карбида вольфрама, содержащая флюс, согласно изобретению дополнительно содержит олово, гидрид титана и медь, а в качестве флюса - комплексный флюс, содержащий тетратоборнокислый натрий, борный ангидрид и висмут азотнокислый при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Карбид вольфрама - 60-68

Олово - 8-12

Гидрид титана - 1,5-1,8

Тетратоборнокистый натрий - 1,0-1,2

Борный ангидрид - 1,0-1,2

Висмут азотнокислый - 0,2-0,3

Медь - Остальное

Содержание зерен карбида вольфрама в пределах 60-68% обусловлено оптимальной концентрацией режущих элементов.

При повышении содержания карбида вольфрама более 68% режущие элементы будут соприкасаться друг с другом, что снизит прочность их крепления в композиции. Содержание карбида вольфрама менее 60% снижает удельную концентрацию режущих элементов, что приведет к ухудшению работоспособности инструмента.

Олово с медью образуют двухфазный сплав, обеспечивающий композиции высокую прочность и температуру плавления 950-960^oC.

Содержание олова менее 8% повышает температуру приготовления композиции. Увеличение содержания олова свыше 12% снижает пластичность и как следствие прочность композиции в целом.

Минимальное и достаточное содержание гидрида титана - 1,5%, что обеспечивает межфазное взаимодействие карбида вольфрама с композицией. Повышение доли гидрида титана более 1,8% снижает механические свойства композиции (в частности, ударную вязкость).

Предложенный состав и процентное соотношение флюсующих элементов обеспечивают смачивание карбида вольфрама и корпуса инструмента сплавом.

Такой состав имеет температуру плавления на 60-80^oC ниже температуры плавления других составляющих композиции, что обеспечивает удаление окислов и прочное сцепление композиции с корпусом инструмента.

Содержание комплексного флюса менее 2,2% не обеспечивает полного покрытия защитной пленкой поверхности всех составляющих композиции при нанесении ее на корпус инструмента. Присутствие в композиции флюсующих элементов более 2,7% приводит к их "выпотеванию", что охрупчивает композицию. Медь обеспечивает оптимальные технологические и эксплуатационные свойства композиции.

Содержание меди менее 15,5% снижает ударную вязкость композиции, а ее увеличение свыше 28,3% значительно повышает температуру изготовления композиции и ее нанесение на корпус инструмента.

Пример осуществления изобретения.

Вначале готовят комплексный флюс в количестве 24 г, затем его измельчают до частиц размером 0,3-0,5 мм. Все остальные ингредиенты композиции, кроме карбида вольфрама, взвешивают и берут в следующих количествах, г:

Олово - 98

Гидрид титана - 16,2

Медь - 215

Затем тщательно перемешивают. В термостойкую изложницу помещают литой дробленый карбид вольфрама в количестве 627 г, размер частиц 5-7 мм, сверху засыпают ранее приготовленную смесь вместе с флюсом и помещают в муфельную печь, где нагревают, выдерживают 15 мин и охлаждают. Полученную композицию в виде прутков наносят с помощью газопламенной горелки на корпус инструмента.

Технические испытания полученного опытного образца на срез на машине УМ-5 (универсальная испытательная машина) показали, что касательное напряжение сдвига составляет 9,5 кг/мм², что свидетельствует о достаточно хорошей прочности композиции.

Таким образом, предлагаемая композиция может быть использована для вооружения скважинного фрезерного инструмента, работающего в условиях динамических нагрузок.