способ получения покрытий на основе порошковых материалов

Формула изобретения

Способ получения покрытий на основе порошковых материалов, включающий нанесение на поверхность металлической основы, нагретой до 70-90°С, слоя желеобразного флюса, прогретого до 100-120°С, затем слоя металлического порошка, предварительно высушенного до влажности 3-4%, припекание его к основе при помощи роликовых электродов с использованием импульсов переменного электрического тока, длительность которых составляет 0,7-0,8 периода синусоиды, а пауза между ними составляет 0,2-0,3 периода синусоиды, отличающийся тем, что металлический порошок перед нанесением на слой желеобразного флюса прогревают до температуры 110-130°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения покрытий из металлических порошковых материалов путем припекания.

Известен способ получения покрытий из металлического порошка, включающий нанесение металлического порошка на поверхность подложки и его припекание при помощи двух роликовых электродов, через которые пропускают электрический ток и одновременно прикладывают давление [А.с. СССР №1743697, МПК В22F 7/04, 1992 (опубл.)].

Недостатками способа являются невысокие физико-механические характеристики покрытия.

Наиболее близким к изобретению по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения порошковых покрытий, включающий нанесение на поверхность металлической основы, нагретой до 70-90°С, слоя желеобразного флюса, прогретого до 100-120°С, последующее нанесение слоя из высушенного до влажности 3-4% металлического порошка и припекание его при помощи роликовых электродов, используя импульсы переменного электрического тока, длительность которых составляет 0,7-0,8 периода синусоиды, а длительность паузы между импульсами составляет 0,2-0,3 периода синусоиды [Патент РБ 3851, МПК В22F 7/04, 2000 (прототип) (опубл.)].

Недостатками известного способа являются невысокие механические характеристики покрытия и срок службы.

Задача изобретения состоит в увеличении срока службы и улучшении механических характеристик покрытия.

Поставленная задача решается тем, что, согласно способу получения покрытий на основе порошковых материалов, включающему предварительное нанесение на поверхность металлической основы, нагретой до 70-90°С, слоя желеобразного флюса, прогретого до 100-120°С, последующее нанесение слоя из высушенного до влажности 3-4% металлического порошка и припекание его при помощи роликовых электродов, используя импульсы переменного электрического тока, длительность которых составляет 0,7-0,8 периода синусоиды, а длительность паузы между импульсами составляет 0,2-0,3 периода синусоиды, перед нанесением на слой желеобразного флюса металлический порошок прогревают до температуры 110-130°С.

Решение поставленной задачи обеспечивается за счет повышения прочности в зонах контактного взаимодействия между частицами порошкового покрытия, а также между покрытием и металлической основой. Этому способствует уменьшение площади оксидных пленок на поверхности металлических порошковых частиц и увеличение вследствие этого количества металлических контактов между ними вследствие снижения температурных градиентов в материале при указанных температурных условиях обработки компонентов.

Полученное предложенным способом покрытие по сравнению с покрытием, полученным известным способом, обладает повышенными механическими свойствами и увеличенным сроком службы.

Изобретение иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1 (по прототипу). Получают покрытие из металлического порошкового материала методом электроконтактного припекания. В качестве металлической основы используют медную ленту марки ДПРНМ-0,35×15 НДМ 3 ГОСТ 1173-77, а в качестве материала покрытия - медный порошок ПМС-1 ГОСТ 4960-75 с размером частиц 50-100 мкм. Нанесение покрытия осуществляют на установке, выполненной на базе машины контактной сварки МШ-3207. В подающем устройстве медную ленту нагревают до температуры 80°С. На поверхность медной ленты наносят слой желеобразного флюса ПКБ-26 М толщиной 60-70 мкм и прогревают его до температуры 110°С. С помощью дозатора наносят предварительно высушенный до влажности 3% порошковый материал и формируют слой металлического порошка по толщине. Затем медную ленту с нанесенным и сформированным порошковым слоем помещают между двумя роликовыми электродами диаметром 200 мм и шириной 16 мм, сжимаемыми с помощью пневмоцилиндров, и прокатывают с пропусканием переменного электрического тока частотой 50 Гц в виде импульсов, описываемых неполной синусоидой, длительность которых меньше периода синусоиды и составляет 0,75 ее периода, а длительность паузы составляет 0,25 периода синусоиды, и одновременным прикладыванием давления. В результате осуществляют припекание порошкового слоя к ленте. Необходимую длительность импульса в относительных величинах устанавливают на блоке управления машины контактной сварки МШ-3207. Основные показатели технологического процесса приведены в таблице 1.

Таблица 1 Показатели технологического процесса
Показатели	Усилие прижатия электродов, Н	Скорость припекания, м/с	Ток, кА	Толщина порошкового слоя, мкм	Толщина полученного покрытия, мкм
Количественные характеристики	9500	0,03	17-19	190-200	90-100

Пример 2. Пример 2 отличается от примера 1 тем, что перед нанесением на слой желеобразного флюса металлический порошок прогревают до температуры 110-130°С в обогреваемом дозаторе.

Для иллюстрации изобретения в табл.2 приведены способы и параметры технологических процессов, а в табл.3 и 4 - сравнительные свойства покрытий, полученных из металлических порошковых материалов.

Прочность соединения покрытия с металлической основой определяют по ГОСТ 10885-75, прочность покрытия при растяжении - по ГОСТ 1497-73.

Как следует из приведенных данных, покрытия, полученные предложенным способом, по сравнению с покрытиями, полученными известным способом, характеризуются повышенными механическими характеристиками и увеличенным сроком службы.

Испытания, проведенные в ИММС им. В.А.Белого НАН Б подтвердили высокую эффективность предложенного способа. Из полученного по предлагаемому способу материала были изготовлены детали для узлов трения технологического оборудования ОАО «Гомельобои".

Таблица 2 Получение порошковых покрытий
Наименование параметров технологического процесса	Способ получения покрытий и параметры технологического процесса
	По прототипу	Запредельные			Заявляемые			Запредельные
		1	2	3	4	5	6	7	8
1. Температура нагрева металлической основы, °С	80	80	80	80	80	80	80	80	80
2. Температура прогрева слоя желеобразного флюса, °С	110	110	110	110	110	110	110	110	110
3. Температура прогрева металлического порошка, °С	-	95	100	105	110	120	130	135	140

Таблица 3 Сравнительные свойства покрытий, полученных из медного порошка ПМС-1 ГОСТ 4960-75
Номера полученных покрытий	Характеристики покрытий
	Срок службы в опорах вращающихся валов, час	Прочность соединения покрытия с металлической основой, МПа	Прочность покрытия при растяжении, МПа
Прототип	145	295-300	97-103
1	157	310-312	107-109
2	159	312-313	112-113
3	163	315-317	112-114
4	171	320-325	116-117
5	173	325-329	118-122
6	170	324-327	116-118
7	160	315-318	113-114
8	156	310-312	109-111
Примечание. При определении характеристик были испытаны по 5 образцов покрытий каждого вида и проведена статистическая обработка результатов испытаний

Таблица 4 Сравнительные свойства покрытий, полученных из порошка бронзы
Номера полученных покрытий	Характеристики покрытий
	Срок службы в опорах вращающихся валов, час	Прочность соединения покрытия с металлической основой, МПа	Прочность покрытия при растяжении, МПа
Прототип	268	300-310	100-105
1	280	317-318	111-113
2	294	317-318	118-121
3	297	320-322	121-123
4	308	325-330	126-129
5	310	330-338	129-133
6	308	329-336	127-131
7	292	320-323	123-124
8	289	316-317	121-123
Примечание. При определении характеристик были испытаны по 5 образцов покрытий каждого вида и проведена статистическая обработка результатов испытаний.