Способ получения пористых покрытий из металлических порошков

 

Изобретение относится к порошковой металлургии. Цель изобретения - повышение прочности соединения покрытия с деталью при сохранении высокой пористости покрытия и упрощение способа. Способ включает размещение на поверхности детали легкоплавкого металлического слоя и пористой порошковой заготовки, приложение к последней давления и нагрев легкоплавкого металлического слоя до расплавления. Расплавление легкоплавкого металлического слоя осуществляют путем воздействия на него импульсного магнитного поля, проникающего через пористую порошковую заготовку. Частоту и напряженность импульсного магнитного поля выбирают из определенных соотношений. Способ обеспечивает повышение прочности соединения слоя с деталью при сохранении исходной высокой пористости заготовки покрытия, упрощение процесса за счет одновременности приложения давления и расплавления легкоплавкого металлического слоя. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1482771 д11 В 22 F 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ и (2) .

Рс Р

1 Ро с. 1 о и

) c (2) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4121657/31-02 (22) ?2.09.86 (46) 30.05.89. Бюл. И - 20 (71) Рижский политехнический институт им. А.Я.Пельше (72) П.П.Левин, В.А.Миронов, В.Д.Земченков и А.А.Кот (53) 62 1.762.5 (088.8) (56) Авторское свидетелг,ство СССР

9 959925, кл. В 22 F 7/04, 1981.

Авдеев Н.В.Металлирование. М,:

Машиностроение, 1978, .с. 61-63, 113. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ПОКРЫТИИ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ (57) Изобретение относится к порошковой металлургии. Цель изобретения повышение прочности соединения покрытия с деталью при сохранении высокой пористости покрытия и упрощение способа. Способ включает размещение на

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения пористых покрытий из металлических порошков.

Цель изобретения — повышение прочности соединения покрытия с деталью при сохранении высокой пористости покрытия и упрощение способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Рабочую поверхность детали покрывают равномерным слоем легкоплавкого металла (олово, свинец, цинк, ПОС, ПСЦ и т.п.), после чего на ней размещают тонкостенную порошковую заго товку. Полученную сборку устанавливают в рабочей зоне ингуктора магнитповерхности детали легкоплавкого металлического слоя и пористой порошковой заготовки, приложение к последней давления и нагрев легкоплавкого металлического слоя до расплавления.

Расплавление легкоплавкого металлического слоя осуществляют путем воздействия на него импульсного магнитного поля, проникающего через пористую порошковую заготовку. Частоту и напряженность импульсного магнитного поля выбирают иэ определенных соотношений. Способ обеспечивает повышение прочности соединения слоя с деталью при сохранении исходной высокой пористости заготовки покрытия, упрощение процесса за счет одновременности приложения давления и рас.. плавления легкоплавкого металлического слоя. 2 ил., 1 табл. но-импульсной установки с обращенной к индуктору порошковой заготовкой и производят разряд магнитно-импульсной установки на индуктор с частотой и напряженностью импульсного магнитного поля,,выбираемым из условий (1) где р, d<, ° пл

Сс., Т, Т вЂ” удельное электрическое сопротив1482771 ление, толщина, плотностb, удельная теплоемкость, температура плавления и температура перед магнитно-импульсной обработкой, легкоплавкого металли- 10 ческого слоя, соответственно, удельное электрическое сопротивление, толщина, плотность, удельная теплоемкость, температура спекания и температура перед магнитно-импульсной обработкой пористой порошковой

20 заготовки сооТ 25 ветственно, глубина проникновения магнитного

На фиг. 1 показана схема расположения индуктора при получении покрытий на плоской поверхности, на

45 фиг. 2 — схема для нанесения покрытия на цилиндрическую деталь.

Пример 1. Магнитно-импульсную установку 1 (фиг.1) подключают к 4-витковому индуктору (плоскому)

2 диаметром 30 мм; выполненному в виде спирали Архимеда проводом сечением 3 25 мм в лавсановой изоляции на ребро. Покрытие 3 из твердосплавного порошка марки Т14К8 в виде спеченной пластины (П = 67., 43,6 10 0м м, у„= 11200 кг/м, С д = 210,»/êã К, Т," = 1873 К) размером 15 15 мм и толщиной 2 10 м поля в пористую порошковую заго- 30 товку dn =

-./ р,7Г, р — магнитная постоянная (рл, =

4 Р 10 1 Гн/м)

Выбранный диапазон изменения частоты и напряженности импульсного магнитного поля обеспечивает расплавление легкоплавкого металлического слоя, предотвращает нарушение поровой структуры и повреждение пористой порошковой заготовки покрытия. сопрягают с поверхностью стальной основы 5 марки Ст45, предварительно покрытой слоем из свинцовоцинкового припоя 4 марки ПСИ40 (у l1,8 10 OM м, 7 = 8300 кг/м

Сс = 185 Дж/кг V, Т "; = 618 К) толщиной 1,1 ° 10 м. Температура перед магнитно-импульсной обработкой спеченной заготовкой (Т„) и температура легкоплавкого металлического слоя (Т,) одинакова и равна 293 К.

Далее осуществляют выбор частоты и напряженности импульсного магнитного поля по формулам (-1) и (2)

11,8 10

4 рр р 10- (1,1 10 )

43,6 "10

24, 7 кГц ñ Г е 27,7 кГц.

Выбирают частоту разряда 25 кГц

8300 185 (618 — 293) 2 10 <

4 7р 10 2, 1 10

43 6 10 л 4 F г 10- 25 10э

48 МА/M 6 Н, с 54 ИА/м, Выбирают напряженность импульсного магнитного поля, равной 50 IIA/ì, что соответствует энергии разряда с данным индуктором 29 кДж, Полученную сборку устанавливают в рабочей зоне плоского индуктора 2 с обращенным к индуктору покрытием и производят разряд магнитно-импульсной установки 1 МИУ-40 на плоский индуктор 2 с частотой 25 кГц и энергией разряда 29 кДж.

После одиночного разряда обеспечивалось полное расплавление свинцово-цинкового припоя и качественное с соединение твердосплавной порошковой заготовки со стальной основой беэ их повреждения. Последующего нагрева не требуется. Прочность сцепления покрытия с основой составила 120 QIa (табл, I).

Пример 2. Получили покрытие на цилиндрической"детали. Магнитноимпульсную установку 1 (фиг.2) подключают к 6-витковому цилиндрическому индуктору 2 с диаметром рабочей эоны 30 мм и длиной 40 мм, выполнен1482771 о28,5 10

4 4 .10 (2 1()

2 .10

2, 03 10-з) (Н, (4 и 10 17, 2 03 . 10-3„, 5 ному из медного провода сечением

4 м 10 м« на ребро.

Покрытие 3 из порошка бронзы мар ки Бр0 10-1 в виде спеченной пористой заготовки трубчатой Аормы (П =

353, р„= 28,5 r 10 "OM м, 5600 кг/м, С „= 340 Дж/кг- Е, Т „

1163 К, наружный диаметр ?9 мм, толщина стенки 2 мм, длина 40 мм} устанавливают на поверхность стальн го стержня 5 диаметром 22 мм и длиной 40 мм, предварительно покрытого слоем 4 толщиной 1,4 10 м из оловянно-свинцового припоя марки

ПОСК50-18 (р, = 13,3 ° 10 Ом ° м, = 8500 кг/м, С = 160 Дж/кг К, Тп" = 418 К), Тс = Тл= 293 K °

Осуществляют выбор частоты и напряженности импульсного магнитного поля по формулам (1) и (2)

13,3 10

4!iL1

11,2 кГц 4 f 18, 1 кГц.

Выбирают частоту разряда 17,8 кГц.

30 ИА/м а Н о (36 МА/м.

Выбирают напряженность импульсного магнитного поля, равной 32 MA/ì, что соответствует энергии разряда 22 кДж.

Далее пористую бронзовую заготовку 3 с размещенным в ней стальным стержнем 5, покрытым легкоплавким слоем 4 из оловянно-свинцового припоя, устанавливают н рабочий объем цилиндрического индуктора 2 магнитно-импульсной установки и осуществляют разряд через него емкостного накопителя. Энергия разряда 22 кДж, частота 17,8 кГц. В результате обеспечивалось расплавление оловянно-свинцоного припоя и качественное соединение пористой бронзовой заготовки со стальным стержнем. Прочность соединения составила 80 ИПа при сохранении исходной пористости на поверхности бронзовой заготовки.

6

П р и M е р 3. Условия эксперимента, аналогичные примеру 2. Магнитно — импульсную обработку осуществляли с частотой ниже минимального установленного предела для данного примера.

Это достигалось за счет увеличения до 6,5 числа витков индуктора. Частота разряда составила 17,0 кГц. Напряженность импульсного магнитного поля устанавливали прежней — 32 Ma/м.

В результате происходил значительный нагрев стальной детали вследствие проникновения магнитного поля в деталь и ее окисление. Кроме этого, образовались зоны локального отслоения оловянно †свинцово слоя от стальной детали, что вызвано проявлением эффекта "магнитной подушки", создающего заметное противодавление магнитного поля HB промежуточный слой. Прочность соединения состави— ла 40 МПа.

Пример 4. Условия эксперимента аналогичные примеру 2. Магнитно-импульсную обработку осуществляли с частотой выше установленного верхнего предела для данного примера. Понышение частоты разряда достигали уменьшением до 5 числа витков индуктора. Частота разряда составила

18,5 кГц. Напряженность импульсного магнитного поля оставалась при этом прежней — 32 MA/м. Обработка, при данной частоте разряда, не принодила к расплавлению олонянно †свинцово слоя, что объясняется сосредоточием энергии магнитного поля только в порошковой заготовке. Соединения не происходило.

Пример 5. Условия эксперимента, аналогичные примеру 2, Осуществляли магнитно-импульсное воздействие с напряженностью магнитного поля ниже минимального установленного предела для данного примера. Это достигалось уменьшением энергии разряда до 20 кДж, при этом напряженность импульсного магнитного поля составила 28 MA/ì. Частота разряда

17,8 кГц. Воздействие импульсным магнитным полем с напряженностью

28 ИА/м не приводило к расплавлению оловянно-свинцового слоя и получению соединения, что объясняется недостаточной энергией разряда для наведения вихревьгх токов в легкоплавком металлическом слое.

Пример 6. Условия эксперимента, аналогичные примеру 2. Магнит1482771

° в

1с Рл

Рс е с е )"с, пл

С, Т е Т

15 ческого слоя соРп сп

Спе Тп у Тл го слоя. венно, магнитная постоянная

4 Г. 10 Гн/Met

Иатериал, 4о ма, размеры порнстость II роиковой заг тонки терпел, и разне тали, температ тотщина нного под" ровность сц ения покрыт деталью, НП

Свинцово-цинковый припоЯ

llGI 40 тая.е 6t8 К

1 1 мм

Сталь Ст45 стеркенв

8 15 к 15 ии1

1 90 мм

Карбид титана т14К8 пластина

15 з 15 ма1 2 ю

П»162

112

Известный,t5

t20 нредлоие ннза1 (И; - 50 иа(ы

f " 25 кгц) Оловянно-свиввовый припой

II0CI(50"! 8 т„„- 418 к а 1,4

Сталь СтЗ цил индрич вский стервенЬ

Д 22 еее

1 40 мы

Бронза

ВрОФ10"1 втулка ,Дк" 29 ж а 2 мм

- 40 П 352

Изв естный

Предлоие нный (н. - 52 I44I»

f t7e8 кгц) но-импульсную обработку осуществляли с напряженностью импульсного магнитного поля, превышающей установленный верхний предел для данного примера.

Это достигалось увеличением энергии разряда до 24,5 кДж, что соответствует напряженности импульсного магнитного поля для данных условий разряда — 38 MA/м. В результате проис1 ходило повреждение порошковой заготовки (образование трещин), выплеск и испарение оловянно-свинцового припоя. Прочность соединения составила

50 МПа.

В таблице представлены характеристики пористых покрытий, полученных по предлагаемому и известному способам.

1(ак следует из данных таблицы, 20 предлагаемый способ обеспечивает повышение прочности соединения покрытия с деталью при сохранении высокой пористости покрытия, обеспечивает упрощение процесса эа счет одновре- 25 менности приложения давления и расплавления легкоплавкого металлическоФормула изобретения 30

Способ получения пористых покрытий иэ металлических порошков, включающий размещение на поверхности детали легкоплавкого металлического слоя и пористой порошковой заготовки, приложение давления и нагрев до расплавления легкоплавкого металлического слоя, от лич а ющий с я тем, что, с целью повышения проч- 0 ности соединения покрытия с деталью при сохранении высокой пористости покрытия и упрощения способа, давление и нагрев до расплавления легкоплавкого металлического слоя осуществляют путем воздействия со стороны заготовки импульсным магнитным полем с частотой f и напряженностью Н„, выбираемыми из соотношений

УсСс (Тс - Тс) „(,р / ) (Ьт ь, „, 1y.ñ. (т "- т.) йг .(1 удельное электрическое сопротивление, толщина, плотность удельI ная теплоемкость, температура плавления и температура перед магнит" но-импульсной обработкой легкоплавкого металлиответственно, удельное электрическое сопротивле" ние, толщина, плотность, удельная теплоемкость, температура спекания и температу- ра перед магнитноимпульсной обработкой пористой порошковой заго" товки соответст1482771

Составитель В.Нарва

Техред А.Кравчук

Редактор В.Ковтун

Корректор М.Максимишинец

Заказ 2739/12 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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