Способ армирования металлических изделий твердосплавным слоем

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к армированию металлических изделий твердосплавным слоем, например, штампового инструмента. Способ включает нанесение на поверхность изделия слоя порошка карбида металла и металлической связки и спекание в вакууме, при этом в качестве металлической связки используют никель-титановый порошок при следующем соотношении компонентов в слое, мас. %: никель 12,7 - 13,4; титан 6,4 - 7,5; карбид металла остальное, и вводят промежуточный слой между спекаемым слоем и поверхностью изделия в виде никелевой фольги толщиной не менее 0,05 мм, а спекание в вакууме производят при разрежении не ниже 5·10^-3 мм рт. ст. Изобретение позволяет получить повышенную прочность соединения твердосплавного слоя с поверхностью изделия при отсутствии хрупкости нанесенного слоя.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к получению твердого сплава на металлической матрице, например для штампового инструмента.

Известен способ армирования металлических поверхностей зернистым твердым сплавом, включающий нанесение зерен твердого сплава на поверхности изделия и последующее их припекание (нагрев до плавления металла на связке), причем зерна твердого сплава предварительно плакируют металлом-связкой, а припекание осуществляют электрическим током через полученную шихту и армируемое изделие (Авторское свидетельство 393044, B 22 F 7/00, бюллетень N 33 от 10.08.73).

Однако данный способ применительно к нанесению твердого сплава на металлическую поверхность имеет существенные недостатки: 1) низкую прочность сцепления нанесенного твердосплавного покрытия с основой; 2) недостаточную прочность сцепления твердосплавных дисперсных частиц карбидов вольфрама между собой вследствие недостаточной температуры для применяемой связки (спекание твердого сплава проводится при температурах 1250-1300^oС).

При проведении информационного поиска установлено, что прототипом изобретения является известный способ армирования металлических изделий износостойким слоем (твердосплавным), включающий нанесение на поверхность изделия слоя карбида металла, например, карбида вольфрама на металлической связке и спекание и вакууме. При этом металл связки может быть использован в виде порошка, смешанного с порошком карбида вольфрама или титана (SU 451503, 30.11.74, B 22 F 7/00).

Данный способ также имеет недостаток - невысокую прочность соединения с основным металлом, а также повышенную хрупкость нанесенного слоя, что не приемлемо для штампового инструмента.

Технической задачей данного изобретения является повышение качества металлического изделия, армированного твердосплавным слоем.

Техническую задачу решают следующим образом: способ армирования изделий твердосплавным слоем включает в себя нанесение на поверхность изделия слоя порошка карбида металла и металлической связки и спекание в вакууме, где в качестве металлической связки используют никель - титановый порошок при следующем соотношении компонентов в слое, маc. %: Никель - 12,7 - 13,4 Титан - 6,4 - 7,5 Карбид металла - Остальное и вводят промежуточный слой между спекаемым слоем и поверхностью изделия в виде никелевой фольги толщиной не менее 0,05 мм, при этом спекание в вакууме производят при разрежении не ниже 5·10^-3 мм рт.ст.

Способ осуществляют следующим образом: 1) готовят поверхность заготовки обезжириванием путем протирания раствором четыреххлористого углерода или этиловым спиртом при концентрации не менее 96%; 2) на поверхность заготовки устанавливают никелевую фольгу толщиной 0,05-0,1 мм; 3) по размерам и конфигурации заготовки выполняют бандаж (оправку) из стали типа 08кп высотой 10 мм и толщиной 0,5-1 мм;
4) в бандаж, непосредственно на никелевую фольгу, насыпают твердосплавный материал типа карбида вольфрама или титана в виде мелкодисперсного порошка с добавкой связующего компонента - никель-титанового порошка при следующем соотношении компонентов в слое, мас.%:
Никель - 12,7 - 13,4
Титан - 6,4 - 7,5
Карбид металла - Остальное
высотой 2-4 мм;
5) собранную заготовку помещают в вакуумную камеру, где создают разрежение не ниже 5·10^-3 мм рт.ст. и прикладывают сжимающее усилие из расчета 1 кгс/мм²;
6) нагрев заготовки производят генератором тока высокой частоты (ТВЧ) через индуктор до температуры в интервале 1040 - 1060^oC, дают выдержку при данной температуре 115-125 минут;
7) охлаждают в вакуумной камере до температуры не выше 200^oC;
8) по завершении технологического процесса проводят шлифовку (в том числе удаляют бандаж) до требуемых размеров изделия в соответствии с допусками.

Все вышеперечисленное позволяет получить твердосплавный слой повышенной прочности соединения с поверхностью штапма при отсутствии хрупкости нанесенного слоя. Испытания на трещиностойкость это подтвердили.

Формула изобретения

Способ армирования металлических изделий твердосплавным слоем, включающий нанесение на поверхность изделия слоя порошка карбида металла и металлической связки и спекание в вакууме, отличающийся тем, что в качестве металлической связки используют никель-титановый порошок при следующем соотношении компонентов в слое, мас.%: никель 12,7 - 13,4; титан 6,4 - 7,5; карбид металла остальное, и вводят промежуточный слой между спекаемым слоем и поверхностью изделия в виде никелевой фольги и толщиной не менее 0,05 мм, при этом спекание в вакууме производят при разрежении не ниже 5 · 10^-3 мм рт.ст.