Сплав на основе твердого раствора карбида вольфрама в никеле

 

Использование: наплавка рабочих поверхностей седел и штоков запорной арматуры установок производства фторсодержащих соединений. Сплав содержит 3 - 7 мас.% карбида вольфрама, остальное - твердый раствор карбида вольфрама в никеле, при этом твердый раствор карбида вольфрама в никеле содержит 3,46 - 9,1 мас.% карбида вольфрама. Благодаря высокому содержанию карбида вольфрама в сплаве твердый раствор карбида вольфрама в никеле перенасыщен карбидом вольфрама, что повысило твердость сплава и его коррозионную стойкость во фторсодержащей среде. 1 табл.

Изобретение относится к металлургии и предназначено для выплавки рабочих элементов (штоков и седел) газозапорной арматуры, используемой в производстве фторсодержащих соединений. Цель изобретения повышение твердости сплава и его коррозионной стойкости во фторсодержащей среде. Поставленная цель достигается тем, что сплав в виде твердого раствора карбида вольфрама в никеле дополнительно содержит карбид вольфрама при следующем соотношении ингредиентов, мас. Карбид вольфрама 3-7 Твердый раствор карбида вольфрама в никеле Остальное при этом твердый раствор карбида вольфрама в никеле содержит 3,46-9,1 мас. карбида вольфрама. При содержании в сплаве и в твердом растворе карбида вольфрама в никеле карбида вольфрама в вышеуказанных пределах его двухфазная структура (дисперсные равномерно распределенные в сплаве частицы карбида вольфрама и твердый раствор карбида вольфрама в никеле) имеет повышенные твердость и коррозионную стойкость во фторсодержащей среде. Как показали проведенные исследования, при содержании карбида вольфрама в сплаве менее 3 мас. и твердом растворе карбида вольфрама в никеле менее 3,46 мас. коррозионная стойкость во фторсодержащей среде и твердость сплава практически не отличается от аналогичных показателей сплава-прототипа. При содержании карбида вольфрама в сплаве и твердом растворе вольфрама в никеле более 7 и 9 мас. соответственно в сплаве образуются волосовидные трещины, выходящие на поверхность, что может явиться источником развития язвенной, ножевой и межкристаллитной коррозии. Проведенные патентно-информационные исследования показали, что отличительные признаки предлагаемого сплава не известны, на основании чего можно сделать вывод о соответствии его критерию изобретения "существенные отличия". При отработке предлагаемого сплава были опробованы составы с содержанием карбида вольфрама в них и в твердом растворе карбида вольфрама в никеле в количествах, соответствующих как граничным значениям его, приведенным в формуле изобретения, так и средним и выходящим за заявляемые пределы. Сплав получали лазерной имплантацией (наплавкой) карбида вольфрама в поверхностный слой никеля марки НП-2, для чего на поверхность образцов (пластин размером 19х10х25 мм) наносили шликерное покрытие (пасту) толщиной 100-200 мкм, приготовленное из порошка карбида вольфрама дисперсностью 0,1-50 мкм нам основе 5%-ного раствора канифоли в этиловом спирте. Имплантирование производили технологической лазерной установкой "Квант-15" при мощности излучения 4-12 Дж, положении фокусного пятна относительно поверхности образца 4-12 мм, перекрытии полос при имплантации фаз по площади 100-200 мкм. Фазовый состав полученного сплава (поверхностного слоя на никеле) изучали с помощью рентгеновского дифрактометра Дрон-2 в кобальтовом монохроматизированном K_α -излучении. Металлографические исследования проводили на оптических металлографических микроскопах типа "МИМ" и на растровом электронном микроскопе РЭМ-100У. Рентгеноспектральный микроанализ проведен на всеволновом дисперсионном анализаторе спектра рентгеновского излучения ВДАР-1 на сканирующем электронном микроскопе. Измерение микротвердости сплава проводили на приборе ПМТ-3 при нагрузке 50 г, с шагом измерений 30 мкм. Проведенные исследования показали существование имплантированного карбида в поверхностном слое никеля со значительным перенасыщением твердого раствора карбида вольфрама в никеле карбидами вольфрама. Коррозионную стойкость сплава в 0,1 М НF определяли электрохимически на потенциостате ПИ-50-11,1 с программатором ПР-8 и потенциометром ПДПИ-002 методом линейной поляризации. Циклические потенциодинамические поляризационные кривые снимали в диапазоне потенциалов Δ Е=±10 мВ ( Δ Е=Е-Е_кор. Е_кор.= потенциал коррозии) при скоростях развертки потенциала 1˙10^-2, 5˙10^-3, 2˙10^-3, 1˙10^-3 и 5˙10^-4 В/с. Из полученных данных для каждой скорости развертки потенциала рассчитывали величину наблюдаемого поляризационного сопротивления R_а и строили зависимость 1/R_а-v. Экстраполяцией полученной зависимости на бесконечно малую скорость развертки потенциала определяли величину поляризационного сопротивления R_р. Для определения тафелевских коэффициентов снимали потенциостатические поляризационные кривые с выдержкой при каждом значении потенциала 1 мин. Расчет величины плотности коррозионного тока проводили по формуле i_кор=В/R_р, где В=b_аb_к/2,3(b_а+b_к), R_p= (ΔE/Δi)_ΔE→0b_{a ,} b_к тафелевские коэффициенты. В таблице приведены составы предлагаемого сплава, сплава-прототипа и данные по влиянию карбида вольфрама на твердость сплава и на его коррозионную стойкость в 0,1 М растворе плавиковой кислоты. Как видно из данных таблицы, наибольшие показатели твердости и коррозионной стойкости сплав имеет при соответствии его заявляемым пределам содержания карбида вольфрама в сплаве и твердом растворе карбида вольфрама в никеле. При содержании карбида вольфрама в сплаве и твердом растворе его в никеле ниже заявляемых пределов его твердость и коррозионная стойкость практически не отличаются от аналогичных показателей сплава-прототипа. При содержании же карбида вольфрама в сплаве и твердом растворе карбида вольфрама в никеле выше заявляемых пределов в микроструктуре сплава наблюдаются волосовидные трещины, являющиеся, как известно, источником межкристаллитной, язвенной и ножевой коррозии. Предлагаемый сплав по сравнению со сплавом-прототипом благодаря перенасыщению твердого раствора карбида вольфрама в никеле карбидом вольфрама имеет значительно большие твердость и коррозионную стойкость во фторсодержащей среде, что позволяет использовать его при изготовлении седел и штоков газозапорной арматуры установок производства фторсодержащих соединений и повысить их рабочую стойкость и соответственно стойкость запорной арматуры.

Формула изобретения

СПЛАВ НА ОСНОВЕ ТВЕРДОГО РАСТВОРА КАРБИДА ВОЛЬФРАМА В НИКЕЛЕ, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости и коррозионной стойкости во фторсодержащей среде, твердый раствор карбида вольфрама в никеле дополнительно содержит 3,46 9,1 мас. карбида вольфрама, а сплав дополнительно содержит карбид вольфрама при следующем соотношении ингредиентов. мас. Карбид вольфрама 3 7 Твердый раствор карбида вольфрама в никеле Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 29-2000

Извещение опубликовано: 20.10.2000        

---