Способ электроискрового легирования

 

Изобретение относится к электроискровому легированию (ЭИЛ) и может быть использовано для подготовки поверхности стальных или чугунных изделий под нанесение основного слоя газотермическим напылением. Целью изобретения является обеспечение прочного сцепления нанесенного ЭИЛ и основного слоев. Это достигается использованием электрода, включающего никель и алюминий в соотношении 70-75 и 30-25 мас.% соответственно. Электрические параметры ЭИЛ: длительность импульса 240-300 мкс, энергия в импульсе 0,36-0,55 Дж, ток короткого замыкания 100-120А. Указанные признаки обеспечивают разложение и частичное восстановление присутствующих на изделии оксидных пленок. При этом твердость, химический состав и структура нанесенного слоя обеспечивают диффузионное и химическое взаимодействие с основным слоем и прочное с ним сцепление.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHGMV -СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4283954/25-08 (22) 18.06.87 (46) 15.1! .89. Бюл. ¹ 42 (71) Всесоюзное научно-производственно(. объединение восстановления деталей «Ремдеталь» (72) Д. 1О. Терехов, Б. М. Соловьев, А. М. Парамонов и Н. С. Корнеев (53) 621.9.048 (088.8 ) (56) Патент Японии 20461/ 74, кл. 12А 241. (54) СПОСОБ ЭЛБК ГРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВЛ1-1ИЯ (57) Изобретение относится к электроискроВому легиронанию ЭИ Г1) и может быть использОВН но l, IH под((л ОВки ПОВерхности стальных или чугуHHbtx изделий под нанесение осИзобретение относится к электронскровому легированию и может быть использовано для подготовки поверхности стальных (чугjHHI>tx) изделий под нанесение основного слоя газотермическим напылением.

Цель(о изобретения является обеспечение прочного сцепления нанесенного слоя с осНОВНЫМ СЛОЕМ.

Цель достигается тем, что используют комбинированный электрод-инструмент, содержа)ций никель и алюминий при соотшении компон HTQB (мас.%) 70 — 75 и 30 — 25 соответственно, а процесс ведут при длительности импульса 240 — 300 мкс, энергии в импульсе 0,36 — 0.55 Лж, токе короткого замыкания 100- 120 A.

Способ осуществляют следующим образом.

Изделие подключают к катодному проводу установки для электроискрового легирования и помещают B ванну с жидким дпэзектриком, например керосином. 3атем в ванну вводят электрод-анод, представляющий сооой стержень в виде алюми„„Я0„„1521542 (5y) g В 23 Н 9 00 С 23 С 4/00

HОВ НОГО слоя ГазоTCpх(ll÷(. (. к II м Ни IIÛ. I (I I!1(. х1.

Целью изобретения является o()ccHvu(HII( и )ОЧ (IO ГО сцен,1 HI! я На H(. ((. II HO I O Эl l 1 Il ОСНОВНОГО C,IО(. В. Это дОСти Гаетс)! IIC IIO. I ЬBOBIIHII ем э,ьектрода, вк,lioчаю(цеl о никель H алк)х)иний в соотношсHIIII (0 — 75 и 30- -25 м 1С.В/() соответственно. Э IctTpt«tee! lc параметры ЭИ,1: длительность импульса 240- — 300 мкс, энергия

B Iix!1) I bee 0,36 — 0,55,"(H(, Tol(короткого замыкания !00 — 120 А. Указанные признаки обеспечивают разложение и частичное восстановление присутствующих на из.,елин оксидных пленок. Прн этом твердость, xllxl IIческий состав и струк. гура нанесеHHoto слоя обеспечи вают диффузионное и xi! ìè÷åñêîå взаимодействие с основным слое«1 11 прочнос с ним сцепление. ния, покрытого 1(ик(левой ооолочкон, с заданным соотношением указанных компонснТО В ПО Вер" ность 1(з те I IIH Iio;(B(ерга к)т э, I(: ктроискровой обработке, поддерживая следуK)щие электрические параметры: длитсльHocть импульса 240 -300 мкс, энсрп(я В импульсе 0 36 — 0 55 1)к, Tol(короткого замыкания 100 — !20 А. Электрод-инстг)ммент перемен(ают llo поверхности ручным ма)!ипулятором с непрерывным кacaHHexl обрабатываемой поверхности со скоростью 2--5 мм/с в зависимости от диаметра электрода. В процессе легирования происходит плавление и испарение оксидного слоя на поверхности изделия. Одновременно в зоне разряда происходит разложение керосина и внедрение в поверхностный слой угг!ерода, процентное содержагн1е которого Ilpи указанных параметрах импульсов НВхо. (ится в пределах оптимального для данного процесса (0,35 — 0,50 О() ) .

В резуль Гате переведенный в парообразное состояние оксид частично восстанавливается углеродом с образованием пу152 з зырьков, заполненных окисью углерода СО, нерастворимой в металле, выделяющихся в окружающую среду, и частично рассеиваются в жидком диэлектрике. Одновременно происходит легирование поверхности с образованием слоя преимущественно из фаз

М!зА! и NiAl в соотношении 5:1, прочность сцепления которого с подложкой близка к когезионной прочности самой подложки.

При этом образовавшийся слой непроницаем для диффузии углерода к поверхности, где последний мог бы препятство вать диффузионному и химическому взаимодействию с материалом напыляемого впоследствии газотермического покрытия.

Излишки углерода диффундируют вглубь поверхности изделия на глубину 100—

120 мкм. Всплывающие в микрованне пузырьки окиси углерода частично выводятся в окружающую среду, частично остаются в переходном слое в виде сетки пор размером

5 — 10 мкм, которые резко снижают теплопроводность слоя и, следовательно, увеличивают температуру в контакте при последующем газотермическом напылении основного слоя. При заданных предлагаемым способом условиях формируется слой с шероховатостью 65 — 95 мкм (оптимальной с точки зрения адгезии газотермического покрытия), микротвердостью 270 кГ/мм и высокой плотностью дислокаций и вакансий. Кроме того, благодаря заданному соотношению никеля и алюминия в переходном слое незначителен уровень остаточных напряжений, не превышающий 2 — 5 кГ/мм . Перечисленные свойства переходного слоя обеспечивают благоприятные условия для первичного схватывания, химического и диффузионного взаимодействия с напыляемым впоследствиии газотермическим покрытием. По окончании процесса легирования изделие

1542 оставляют в ванне с керосином. При отсутствии воздуха не происходит окисления, а время пребывания детали на воздухе перед напылением сводится к минимуму. При этом

5 скорость роста оксидного слоя уменьшается в 100 — 150 раз по сравнению с чисто никелевым покрытием.

При данном соотношении никеля и алюминия в процессе окисления на воздухе образуется шпинельная защитная фаза

NiO-А40з в виде пленки толщиной 20 А, обладающая повышенной хрупкостью и отслаивающаяся в виде чешуек при ударе напыляемых частиц на подложку. При изменении соотношения никеля и алюминия ! 5 на поверхности переходного слоя вместо шпинели Nio-А1зОз формируются плотно сцепленные с поверхностью аморфные оксиды, устойчивые при ударе напыляемых частиц на подложку и затрудняющие хими

20 ческое и диффузионное взаимодействие.

Формула изобретения

Способ электроискрового легирования электродом-инструментом, содержащим ни2 кель, осуществляемый в среде жидкого диэлектрика при питании импульсным током, отличающийся тем, что, с целью обеспечения прочности сцепления нанесенного слоя со слоем, наносимым методом газотермического напыления, процесс ведут электро30 дом-инструментом, дополнительно содержащим алюминий, при следующем соотношении компонентов, мас.Я;

Никель

Алюминий

70 — 75

30 — 25

35 а электрические режимы выбирают из диапазонов: длительность импульса 240 — 300 мкс; энергия в импульсе 0,36 — 0,55,Дж; ток короткого замыкания 100 — 120 А.

Составитель И. Комарова

Рс.!актор A. Лежнина Техред И. Верес Корректор В. Кабаний

Заказ 07! 7! 3 Тираж 894 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! !3035, Москва, 7K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !О!