Состав для термодиффузионного насыщения безвольфрамовых твердых сплавов

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам для создания на поверхности твердых сплавов износостойких карбидных покрытий, и может быть использовано в машиностроении. Целью изобретения является увеличение гидроабразивной износостойкости. Состав для термодиффузионного насыщения безвольфрамовых твердых сплавов, включающий оксиды титана, ванадия, алюминия, порошок алюминия и активатор, дополнительно содержит оксид никеля, а в качестве активатора - аммоний - цинк хлористый, при следующем соотношении компонентов, мас.%: оксид ванадия 12-30, оксид титана 12-30, оксид никеля 7-9, порошок алюминия 18-21, аммоний-цинк хлористый 1-3, оксид алюминия - остальное. Использование состава позволяет повысить гидроабразивную износостойкость твердых сплавов в 1,3-1,75 раза. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 С 10/52

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2 1) 4494855/23-02 (22) 18.10,88 (46) 23,08,90. Бюл. М 31 (71) Белорусское республиканское научнопроизводственноее объединение порошковой металлургии (72) Л.И, Фрайман, С.В, Побережный, Г.В. Борисенок, Е.М. Ионкина и Г.А.Миронович (53) 621.785.51.539 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 894017, кл. С 23 С 10/52, 1981. (54) СОСТАВ ДЛЯ ТЕРМОДИФФУЗИОННОГО. НАСЫЩЕНИЯ БЕЗВОЛЬФРАМОВЫХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится-к порошковой металлургии, в частности к составам для со- здания на поверхности твердых сплавов изИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к составам для создания на поверхности твердых сплавов износостойких карбидных покрытий, и может быть использовано в машиностроительной и других областях промышленности.

Цель изобретения — увеличение гидроабразивной износостойкости.

Состав для термодиффузионного насыщения беэвольфрамовых твердых сплавов, включающий оксиды титана, ванадия, алюминия, порошок алюминия и активатор, дополнительно содержит оксид. никеля, а в качестве активатора — аммоний-цинк хлористый при следующем соотношении компонентов, мас. (,:

Оксид ванадия 12-30

Оксид титана 12-30

Оксид никеля 7 — 9

Порошок алюминия 18 — 21

„„. Ж, 1587075 А1 носостойких карбидных покрытий, и может быть использовано в машиностроении.

Целью изобретения является увеличение гидроабразивной иэносостойкости. Состав для термодиффузионного насыщения беэвольфрамовых твердых сплавов, включающий оксиды титана, ванадия, алюминия, порошок алюминия и активатор, дополнительно содержит оксид никеля, а в качестве активатора — аммоний- цинк хлористый, при следующем соотношении компонентов, мас. р. оксид ванадия 12-30; оксид титана

12 — 30; оксид никеля 7 — 9; порошок алюминия 18 — 21; аммоний-цинк хлористый 1 — 3: оксид алюминия — остальное. Использование состава позволяет повысить гидроабраэивную износостойкость твердых сплавов в

1,3 — 1,75 раза. 1 табл, Аммоний-цинк хлористы и 1 — 3

Оксид алюминия Остальное

Функциональное назначение каждого из компонентов: оксид титана (Ti02), оксид ванадия (ч20Б), оксид никеля (й!20з) — поставщики активных атомов титана, ванадия, никеля соответственно для образования на поверхности безвольфрамовых твердых сплавов карбидного слоя, легированного никелем, обладающего высокой гидроабразивной износостойкостью; порошок алюминия марки ПА-4 — восстановитель титана, ванадия и никеля из их оксидов; аммонийцинк хлористый (ИН)з2пС1 — активатор процесса термодиффузионного насыщения; оксид алюминия (А!20э) — балластная добавка, предотвращающая спекание состава

1587075 в процессе термодиффуэионного насыщения.

Выход за указанные пределы не удовлетворяет поставленной цели по следующим причинам (по компоненту); при увеличении содержания оксидов титана, ванадия, никеля они полностью не восстанавливаются в процессе синтеза состава, вследствие чего падает насыщающая способность порошкового состава, снижается гидроабразивная стойкость покрытия, при уменьшении падает насыщающая способность за счет присутствия в порошке свободных алюминия и магния, что также снижает стойкость покрытия при гидроабраэивном износе, При увеличении содержания порошка алюминия последний полностью не расходуется на восстановление оксидов насыщающих элементов, что снижает насыщающую способность и, следовательно, гидроабразивную износостойкость покрытия из-за присутствия в нем свободного алюминия, а при уменьшении содержания оксиды насыщающих элементов полностью не восстанавливаются, что также приводит к снижению гидроабразивной износостойкости. покрытия. При увеличении содержания аммония — цинк. хлористого ухудшается технологичность процесса из-эа обильного газовыделения, при уменьшении содержания резко падает насыщающая способность состава за счет замедления транспортировки атомов насыщающих элементов к поверхности обрабатываемых и деталей. При увеличении содержания оксида алюминия падает насыщающая способность и кратность использования состава иэ-эа снижения удельного объема элементов-диффузантов, при уменьшении содержания порошковый состав спекается.

Состав для комплексного насыщения получают тщательным перемешиванием компонентов. После перемешивания осуществля ют самораспространяющийся высокотемпературный синтез в контей.нерах из нержавеющей стали. Синтезированный состав размалывают при одновременном добавлении аммония-цинк хлористого.

Процесс комплексного насыщения осуществляют в контейнерах из нержавеющей стали, снабженных плавким затвором, при

1000 «=20 С в течение 4-6 ч беэ применения вакуума или защитных атмосфер или в кон1 — 3

Остальное тейнерах без плавкого затвора в атмосфере зндогаэа или диссоциированного аммиака.

Пример, Проводят термодиффуэионное насыщение твердого сплава KXH-30 в

5 известном и предлагаемом порошковых cgставах. Температура насыщения 1000 С, продолжительность насыщения 4 ч.

Насыщающую способность определяют по толщине карбидного слоя на микроскопе

10 М ИМ-7.

Износ плоской поверхности образцов проводят плоской струей воды (скорость истечения 85 м/с, диаметр сопла 8,5 мм, давление струи 400 МПа), содержащей

15 абразивные частицы кварцевого песка твердостью 11000 — 12000 МПа и зернистостью

0,1 — 0,3 мм.

Относительную объемную износостойкость материала определяют по формуле

20 фщ Рэ где AG> и р, — потеря массы и плотность эталонного материала;

Лбх и p< — потеря массы и плотность исследуемого материала.

В качестве эталона используют сталь 45 в нормализованном состоянии твердостью

2000 МПа.

Относительную объемную износостойкость определяют при yrnax ткани а = 30 и

900, Условия насыщения и результаты испытаний приведены в таблице.

Использование состава позволяет повысить гидроабразивную износостойкость твердых сплавов в 1,3 — 1 — 75 раза.

Формула изобретения

Состав для термодиффузионного насыщения безвольфрамовых твердых сплавов, содержащий оксиды ванадия, титана, алюминия, порошок алюминия и активатор, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с цельюувеличения гидроабразивной износостойкости, он дополнительно содержит оксид никеля, а в качестве активатора — аммоний-цинк хлористый при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Оксид . ванадия 12 — 30 титана 12 — 30 никеля 7 — 9

Порошок алюминия 18 — 21

АММоНМА цинк хлористый

Оксид алюминия

О. о

О

Z o о

С> (,7> !!

C! O O

С ) «4 lD

Ф

S т

Ф т с

Ф

Ф л

S ! о

О х

)Я о

Iи о

C)

C)

C) 6)

Щ

Z л

Ф !

S и

О

Z ! о о

C)

ОЪ

Iо

О

5С

)« о

Iv о

v о

Z о

С! !!

Е

Y а>

М

О а

C S !

Π— осм

«4 о

I с )! ов - с?

mlnСЧЛ и

CQ lO

1о о

Щ

Iо

О о

lS

Z

Iо

Ф о

>5

X

Ф

CQ

Щ с сэ с

z

lD LO юг> о

Z о

CU

Х

Ф

CU

I» и

О о

1Я

2 (Й о

О

Cl, О о

CV

I сОО)(ОCI о

Iсч о

- c4 с ) со

О о

1587075

I I I I

О

X а

Ф !

Ф о о

Ф сс

О

Z а Ф

Ш

m v

v щ

Ф щ О

Ф о (- Z .v Z

„o

Щ m

I- >

o ove

3 о а

L

Ф

Z

Л

Z

Щ

Cl.

Щ

Л

Ф

5 а оС

О х

П)

IZI

Щ

Iи

О

СЗ