EA001332B1 - Спеченная механическая деталь с износостойкой поверхностью и способ её изготовления - Google Patents

Спеченная механическая деталь с износостойкой поверхностью и способ её изготовления Download PDF

Info

Publication number
EA001332B1
EA001332B1 EA199901088A EA199901088A EA001332B1 EA 001332 B1 EA001332 B1 EA 001332B1 EA 199901088 A EA199901088 A EA 199901088A EA 199901088 A EA199901088 A EA 199901088A EA 001332 B1 EA001332 B1 EA 001332B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
coating
laser beam
powder
carbides
metal
Prior art date
Application number
EA199901088A
Other languages
English (en)
Other versions
EA199901088A1 (ru
Inventor
Поль Карон
Original Assignee
Поль Карон
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Поль Карон filed Critical Поль Карон
Publication of EA199901088A1 publication Critical patent/EA199901088A1/ru
Publication of EA001332B1 publication Critical patent/EA001332B1/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • C23C26/02Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00 applying molten material to the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • C23C24/103Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/105Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/20Refractory metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2302/00Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
    • B22F2302/10Carbide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y10T428/252Glass or ceramic [i.e., fired or glazed clay, cement, etc.] [porcelain, quartz, etc.]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к детали, предназначенной для работы в механических узлах, с износостойкой поверхностью, отличающейся тем, что она включает спеченное металлическое тело, полученное из металлических порошков, и металлокерамическое покрытие, нанесенное с помощью лазера. Это покрытие имеет определенную толщину, определенный участок, которой металлургически связан с металлическим телом. Лазерное нанесение расплавляет спеченный участок на поверхности под воздействием лазерного луча. Поверхность спеченной детали, подлежащей покрытию, следовательно, расплавляется на толщину от 10 мк до 1 мм, что вызывает закрывание пор на поверхности, что характерно для спеченных деталей, таким образом увеличивая их сопротивление ударным нагрузкам. Более того, небольшая поверхность, подвергаемая в данный момент воздействию лазером, вызывает самозакалку обработанной части, вслед за смещением луча, за счет эффекта оттока теплоты в окружающий металлический объем. Получаемое в результате покрытие имеет очень низкую пористость, благодаря полному расплавлению порошков с помощью лазера.

Description

Область техники
Настоящее изобретение касается обработки износостойкой поверхности механической детали посредством лазера. Более конкретно, настоящее изобретение касается обработки поверхности спеченной механической детали, полученной нанесением с помощью лазера металлокерамического покрытия, причем это металлокерамическое покрытие представляет собой композиционный материал, образованный керамическими частицами, покрытыми в металлическом связующем. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления такой механической детали.
Уровень техники
Покрытия, состоящие из сферического карбида вольфрама в матрице никеля-хрома и нанесенные посредством лазера на отливки из чугуна или из традиционной стали, и, таким образом, неспеченные, уже существуют в известном уровне техники. Такой тип покрытия описан в качестве примера в канадской заявке на патент № 2126517. Лазерное нанесение представляет собой технологию нанесения покрытий, позволяющее наносить толстые слои очень твердого материала на поверхность металлической детали. Лазер, работающий на СО2 в непрерывном режиме, генерирует инфракрасный луч, энергия которого используется для поверхностного плавления основного металла, на который должно быть нанесено покрытие, а также присадочного материала в виде мелкодисперсного порошка. Коаксиальное сопло, пересекаемое в центре лазерным лучом, обеспечивает образование покрытия и инжекцию порошков, образующих покрытие, причем последнее напоминает сварочный шов. До настоящего времени такой тип лазерного нанесения использовался только для получения неспеченных покрытий на традиционных металлических деталях, используемых, в частности, в условиях сильного истирания.
Из уровня техники хорошо известно, что механические детали, изготовленные посредством порошковой металлургии, не обладают необходимыми физическими характеристиками для работы при механических нагрузках, истирании или трении, и это имеет место из-за наличия большого количества пор в поверхности этих спеченных деталей, сокращая, таким образом, период образования трещин по сравнению со штампованными или обработанными на станке деталями. Таким образом, пористость поверхности деталей, изготовленных с помощью порошковой металлургии, мешает получению деталей, способных сопротивляться удару и/или абразивному износу из-за краткости периода образования трещин.
Сущность изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в создании спеченной механической детали, получаемой посредством порошковой металлур гии и имеющей очень высокое сопротивление удару, истиранию и трению, а также очень хорошую механическую прочность данной детали.
Более конкретно, задача настоящего изобретения состоит в создании механической детали с износостойкой поверхностью, отличающейся тем, что она включает спеченное металлическое тело, полученное посредством порошковой металлургии; и металлокерамическое покрытие, закрывающее металлическое тело и имеющее внешнюю поверхность, образующую износостойкую поверхность, причем эта механическая деталь отличается тем, что вышеуказанное покрытие получено посредством лазерного нанесения путем коаксиальной инжекции в лазерном луче флюса из смеси металлических и керамических порошков, содержащих карбиды сферической формы, при этом вышеуказанная смесь предназначена для образования вышеуказанного покрытия, которое отличается тем, что в нем отсутствует пористость, металлургически связано с металлическим телом, имеет толщину от 10 микрон до 1 мм и содержит карбиды сферической формы в металлической матрице.
Специалисту понятно, что металлургически связанное с металлическим телом означает, что данное покрытие сплавлено с поверхностью неспеченной детали, причем микроструктура в основании поверхности тесно связана с микроструктурой тела этой детали.
Механическая деталь может включать любую деталь, традиционно используемую в условиях сильного истирания, например, окорочные инструменты, установленные на окорочных рычагах.
Задача настоящего изобретения также состоит в создании способа изготовления механической детали, описанной выше. Более конкретно, этот способ отличается тем, что он включает следующие этапы
а) получение спеченной механической детали, посредством порошковой металлургии;
б) нанесение лазером металлокерамического покрытия на внешнюю поверхность вышеуказанной механической детали.
Процесс нанесения лазером предпочтительно включает следующие этапы
- направление лазерного луча на внешнюю поверхность детали, причем лазерный луч создает определенную температуру и оплавляет на определенную толщину вышеуказанную внешнюю поверхность;
- инжекцию с помощью лазерного луча постоянного по составу флюса из смеси керамических порошков и металлических порошков, предназначенного для образования металлокерамического покрытия, причем керамические порошки имеют более высокую температуру плавления, чем температура лазерного луча, таким образом, лазер расплавляет металлические порошки из смеси порошков, которая на носится на внешнюю поверхность данной детали;
- смещение лазерного луча относительно механической детали, чтобы, таким образом, переместиться по внешней поверхности и образовать металлокерамическое покрытие.
Порошковая смесь может вводиться путем инжекции в лазерный луч с помощью коаксиального сопла, пересекаемого в центре лазерным лучом, причем это сопло обеспечивает поступление порошковой смеси и ее инжекцию в лазерный луч.
Лазерный луч предпочтительно неподвижен, а механическая деталь установлена на подвижном столе, перемещаемом относительно вышеуказанного лазерного луча.
Покрытие в соответствии с настоящим изобретением наносится лазером, причем поверхности спеченной детали, подлежащей покрытию, плавятся под воздействием лазерного луча. Поверхность спеченной детали, подлежащей покрытию, таким образом, расплавляется на толщину от 10 микрон до 1 мм, что обеспечивает закрытие пор на поверхности, типичной для спеченных деталей, и, следовательно, повышение ее сопротивляемости удару. Более того, небольшая поверхность, покрытая в данный момент лазерным лучом, позволяет осуществлять самозакалку зоны, подвергшейся воздействию, и следующей за смещением луча, с помощью эффекта стока теплоты окружающего металлического объема. Покрытие, полученное в соответствии с настоящим изобретением, имеет также очень низкую пористость благодаря полному расплавлению металлических порошков наполнителя во время их перемещения через лазерный луч.
Другие задачи, особенности и преимущества настоящего изобретения поясняются ниже при следующем описании предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения, сделанном со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе окорочного рычага, на котором установлен спеченный окорочный инструмент, имеющий износостойкое покрытие в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 схематично представляет поперечное сечение участка рабочей поверхности окорочного инструмента, показанного на фиг. 1 ;
фиг. 3 схематично и частично представляет собой устройство для перезаряжания лазера для реализации настоящего изобретения;
фиг. 4 представляет собой изображение, сделанное с помощью сканирующего электронного микроскопа, показывающее микроструктуру соединения, образованного между покрытием, полученного с помощью плазменного воздействия на основной металл;
на фиг. 5 представлено изображение, сделанное с помощью электронного микроскопа, микроструктуры поверхности раздела между покрытием, полученным с помощью лазерного нанесения, и поверхностью детали, полученной с помощью порошковой металлургии, в соответствии с настоящим изобретением.
Описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения
На фиг. 1 показан окорочный рычаг (2) для вращающегося кольцеобразного окорщика, т.е. рычаг, на котором установлен окорочный инструмент (4), изготовленный в соответствии с настоящим изобретением. Этот рычаг (2) включает первый конец (6), приспособленный для фиксации на вращающемся кольце окорщика. Рычаг (2) включает второй конец (8), образующий рабочую поверхность рычага (2), который служит для снятия обезуглероженного слоя под окалиной дендритного образования, когда последнее смещается продольно по отношению к внутренней части кольца. Инструмент (4) прикреплен с возможностью снятия к этому второму концу. Этот второй конец (8) представляет собой часть рычага, которая используется для снятия обезуглероженного слоя под окалиной дендритных образований и должен иметь возможность сопротивляться условиям истирания. Окорочный инструмент в соответствии с настоящим изобретением, таким образом, целесообразно использовать, если имеется очень твердое металлокерамическое покрытие, способное противостоять таким рабочим условиям. Очевидно, что хотя предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированный в настоящем документе, представляет окорочный инструмент, это только один пример механической детали в соответствии с настоящим изобретением наряду со многими другими. Фактически любая механическая деталь, традиционно используемая в условиях очень сильного истирания, или нагрузок, может быть изготовлена в соответствии с настоящим изобретением. Следующие механические детали представляют собой другие примеры деталей, которые могут быть изготовлены в соответствии с настоящим изобретением
- в горной промышленности: дробилки, размалывающие шары, машины для измельчения, конвейеры и т.д.;
- в керамической промышленности и связанных с ней отраслях: скребки, ножи, прессформы, конвейерные винты, затворы и т.д.;
- в целлюлозно-бумажной промышленности: пластины для облагораживания, пластины для варки целлюлозы, поддоны и т.д.;
- в металлургической промышленности: цилиндры, кольца, галька и т.д.;
- в области промышленности, занятой формовкой: резьбовые головки винтов для экструзии и инжекции;
- в пищевой промышленности: вальцовые станки, наполнительные машины, отражатели, винты.
Как показано на фиг. 2, окорочный инструмент (4) с устойчивой к истиранию поверхностью или любая другая механическая деталь, в соответствии с настоящим изобретением включает спеченное металлическое тело (10), полученное посредством порошковой металлургии, и металлокерамическое покрытие (12), закрывающее металлическое тело (10). Внешняя поверхность (14) покрытия составляет износостойкую поверхность данной детали. Покрытие (1 2) имеет определенную толщину, участок которой металлургически связан с металлическим телом (10), как показано на фиг. 5. Этот участок предпочтительно составляет от 1 0 микрон до 1 мм.
Металлокерамическое покрытие (12) предпочтительно основано на карбиде вольфрама (16), карбиде титана или карбиде бора сферической формы в металлической матрице (18).
Металлическая матрица (18) предпочтительно выполнена так, что один из металлов выбран из группы, состоящей из никеля, хрома и кобальта, более конкретно, он содержит никель, хром и кобальт. Преимущественно используется №-9%Ст-Со.
Покрытие (12) содержит предпочтительно 65% по весу карбидов вольфрама (16) и, по существу, в нем отсутствует пористость.
Покрытие (12) для спеченной детали в соответствии с настоящим изобретением получено лазерным нанесением.
Как показано на фиг. 3, коаксиальное сопло (20), которое установлено на выходе 8 кВт СО2 лазерного луча, вводит с помощью инжекции в лазерном луче (22) постоянный по составу флюс из порошков (24) из материала, подлежащего нанесению. Лазерный луч (22) расплавляет порошки (24) и приваривает их к основному металлу (4) в виде шва. Путем смещения поверхности детали (4) в необходимых точках образуется покрытие. Лазерное покрытие (12) состоит из частиц карбида вольфрама (1 6), имеющих очень высокую твердость в матрице (18) из хрома и никеля, и обладает отличной сопротивляемостью износу, возникающему за счет истирания и эрозии, а также очень хорошей сопротивляемостью коррозии. На фиг. 4 показана микроструктура покрытия (26), включающего карбиды (28), полученная потоком плазмы нормально к поверхности, в то время как на фиг. 5 показана микроструктура лазерного покрытия (1 2) на спеченной детали. Как можно увидеть, частицы карбида вольфрама (16), присутствующие в покрытиях, нанесенных с помощью лазера, имеют сферическую форму, в то время как карбиды (28) покрытия (26), нанесенные на поверхность с помощью потока плазмы, имеют тенденцию к угловатой форме. Заметно также, что имеет место сплавление поверхности (4) спеченной детали с металлической частью (18) покрытия (12). Это сплавление обеспечило закрытие пор, присутствующих на поверхности спеченного металла (4).
При фиксации лазера (22) четырехосный стол (30) с цифровым управлением, на котором расположены детали (4), подлежащие покрытию, позволяет достичь точных и однородных направленных покрытий путем относительного смещения деталей (4) по отношению к лазерному лучу (22). Покрытия в диапазоне от 1 0 микрон до 1 - 2 мм могут быть получены с помощью последовательных проходов лазера (22).
Материалы, предназначенные для изготовления покрытий с помощью лазерного нанесения, обычно представляют собой смеси порошков карбида вольфрама, карбида титана или карбида бора с высокой чистотой и очень высокой твердостью, сплавленные в соответствии с применением в металлические порошки на основе никеля, хрома или кобальта. При реализации способа нанесения металлические порошки расплавляются с помощью лазера (22), в то время как порошки карбида вольфрама остаются твердыми, сохраняя, таким образом, очень высокую прочность. Эти материалы типа металлокерамики обеспечивают покрытиям (12) отличную сопротивляемость износу при истирании и эрозии, а также очень высокую устойчивость к коррозии.
Многие характеристики лазерного нанесения дают в результате исключительные свойства покрытий (12), полученных с помощью этой технологии. Во-первых, покрытия, полученные с помощью лазера, металлургически связаны с основным металлом (10) и имеют идеальную плотность (отсутствие пористости). Сцепление, достигаемое между деталью (10) и покрытием (1 2), таким образом, является отличным. В противоположность этому покрытия, полученные с помощью высокотемпературных потоков, имеют высокую пористость и требуют специальной подготовки обработанной поверхности для обеспечения хорошего сцепления.
Очень точный контроль дозировки энергии на основном металле позволяет получать очень незначительное растворение основного металла в покрытии и свести к минимуму, и даже устранить любую деформацию. Более того, нанесение с помощью лазера позволяет изготавливать мелкозернистые металлургические микроструктуры благодаря быстроте охлаждения во время обработки, позволяя, таким образом, увеличить прочность металлической матрицы (1 6) (от 2400 до 3600НУ - твердость по Виккерсу). И, наконец, использование программ числового управления с применением ЭВМ и контроллеров дает возможность изготавливать покрытия, точно воспроизводимые по времени, чья окончательная толщина точно контролируется. Многие серии деталей могут быть обработаны таким образом.
Промышленное применение
Механическая деталь, изготовленная способом порошковой металлургии, но не включающая покрытие, в соответствии с настоящим изобретение обладает следующими физическими и экономическими характеристиками
- наличие большого количества пор на поверхности;
- слабое сопротивление удару;
- в основном, более низкие механические возможности по сравнению со штампованной деталью;
- низкая плотность;
- поглощение звука;
- возможность использования не смешивающихся в жидком состоянии сплавов;
- возможность использования самозакаливающихся сплавов;
- небольшая стоимость производства для серии деталей.
Эти характеристики определяют рыночное распространение технологии изготовления деталей с помощью порошковой металлургии, но также показывают ее ограниченность.
Пористость поверхности мешает изготовлению деталей, предназначенных для работы в механических узлах, способных сопротивляться удару и/или износу типа истирания из-за краткости периода образования трещин по сравнению со штампованной или обработанной на станке деталью. Именно по этой причине детали, предназначенные для работы в механических узлах, полученные с помощью порошковой металлургии, традиционно не используются в условиях сильного истирания или сильных механических нагрузок. Именно такие детали, предназначенные для работы в механических узлах, в соответствии с настоящим изобретением, а более конкретно, покрытия из карбида вольфрама, нанесенные с помощью лазера, разработаны на основе революционной концепции для данного сектора промышленности.
Для иллюстрации нанесения с помощью лазера покрытия, состоящего на 65% из сферических частиц карбида вольфрама, рассмотренных внутри матрицы №-9%Сг-Со, обеспечивает следующие улучшенные свойства поверхности деталей, изготовленных посредством спекания металлического порошка
- поверхность этой детали расплавляется на толщину от 10 микрон до 1 мм. Это позволяет закрывать поры на поверхности данной детали и, следовательно, это обеспечивает закрытие пор на поверхности данной детали и, следовательно, возрастание сопротивления ударным нагрузкам;
- небольшая поверхность, закрытая в данный момент лазерным лучом, обеспечивает самозакалку зоны, подвергшейся обработке, что следует за смещением луча из-за оттока теплоты от окружающего металлического объема;
- очень низкую пористость покрытия, менее 1 %, из-за полного расплавления порошков №-9%Сг с помощью лазера. Это невозможно при других способах нанесения, таких как плазмой или ацетиленовой горелкой, из-за сильного теплового потока, подаваемого на данную деталь, при создании температуры, необходимой для расплавления проецируемых порошков. Закалка детали тогда отсутствует;
- отличное сцепление покрытия, нанесенного на деталь, благодаря наличию зоны сварки.
Более того, покрытие, полученное в соответствии с настоящим изобретением, включающее сферические карбиды, дает следующие преимущества
- очень высокое сопротивление ударам благодаря меньшей предрасположенности к образованию трещин по сравнению с карбидом с угловатой геометрией;
- снижение износа вследствие трения благодаря более низкому коэффициенту трения сферических карбидов по сравнению с карбидами с угловатой геометрией;
- простое снижение изнашивания поверхности деталей из-за твердости карбидов.
Более того, матрица №-9%Сг, как описано выше, имеет отличную вязкость, лучшую, чем у стали.
Итак, спеченная деталь, исключающая покрытие в соответствии с настоящим изобретением, имеет следующие преимущества:
- отличное сцепление покрытия благодаря металлургической связи между покрытием и основным металлом;
- в противоположность технологии нанесения непосредственно с помощью плазмы, обеспечивает отсутствие пористости и трещин, что дает в результате хорошее сопротивление ударным нагрузкам;
- толщина от 0,5 микрон до нескольких миллиметров (возможна частичная повторная обработка);
- частицы карбида остаются твердыми и после нанесения, таким образом, сохраняя свою высокую твердость.
Настоящее изобретение используется в различных отраслях. Более конкретно, окорочные инструменты, установленные на окорочных рычагах, могут быть преимущественно изготовлены в соответствии с настоящим изобретением, также как каждая из деталей, описанных выше.

Claims (14)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Деталь, предназначенная для работы в механических узлах (4) с износостойкой поверхностью, содержащая:
    - спеченное металлическое тело (10), получаемое посредством порошковой металлургии, и
    - металлокерамическое покрытие (12), закрывающее металлическое тело и имеющее внешнюю поверхность (14), составляющую износостойкую поверхность, отличающаяся тем, что покрытие (12), полученное путем лазерного нанесения посредством коаксиальной инжекции в лазерном луче флюса из смеси металлических порошков и керамических порошков, включает карбиды сферической формы, причем вышеуказанная смесь предназначена для образования вышеуказанного покрытия, в котором отсутствует пористость, металлургически связано с металлическим телом (10), имеет толщину от 10 мк до 1 мм и включает карбиды (16) сферической формы в металлической матрице.
  2. 2. Деталь (4), предназначенная для работы в механических узлах, по п. 1 , отличающаяся тем, что металлокерамическое покрытие (12) содержит карбиды (16) в металлической матрице, причем эти карбиды выбраны из группы, состоящей из карбидов вольфрама, карбидов титана и карбидов бора.
  3. 3. Деталь (4), предназначенная для работы в механических узлах, по п.2, отличающаяся тем, что эти карбиды представляют собой карбиды вольфрама (1 6).
  4. 4. Деталь (4), предназначенная для работы в механических узлах, по любому из пп.2 или 3, отличающаяся тем, что металлическая матрица (18) содержит, по меньшей мере, один металл, выбранный из группы, состоящей из никеля, хрома и кобальта.
  5. 5. Деталь (4), предназначенная для работы в механических узлах, по любому из пп.2-4, отличающаяся тем, что металлическая матрица (18) содержит никель, хром и кобальт.
  6. 6. Деталь (4), предназначенная для работы в механических узлах, по любому из пп.2-5, отличающаяся тем, что металлическая матрица (18) представляет собой матрицу №-9%Сг-Со.
  7. 7. Деталь (4), предназначенная для работы в механических узлах, по любому из пп.2-6, отличающаяся тем, что покрытие (1 2) содержит 65 вес.% карбидов вольфрама (16).
  8. 8. Способ изготовления спеченной детали (4), предназначенной для работы в механических узлах, с износостойкой поверхностью, отличающийся тем, что включает следующие этапы:
    a) получение спеченной металлической детали (4) посредством порошковой металлургии;
    b) нанесение посредством лазерного процесса металлокерамического покрытия (12) на внешнюю поверхность вышеуказанной детали (4), причем вышеуказанный лазерный процесс включает следующие этапы:
    - направление лазерного луча (22) на внешнюю поверхность детали (4), причем лазерный луч (22) создает определенную температуру;
    - инжекцию в лазерном луче (22) флюса постоянного состава (24) из смеси керамических порошков, включающей карбиды сферической формы, и металлических порошков, предназначенных для образования металлокерамического покрытия (12), причем керамические порошки имеют более высокую температуру плавления, чем температура лазерного луча, а металлические порошки имеют более низкую температуру, чем температура лазерного луча, так что лазерный луч расплавляет металлические порошки из смеси порошков, которая наносится на внешнюю поверхность детали (4); при этом смесь порошков вводится с помощью инжекции в лазерном луче (22) с помощью коаксиального сопла (2), пересекаемого в своем центре лазерным лучом (22), причем это сопло (2) позволяет осуществлять подачу смеси порошков и ее инжекцию лазерным лучом (22) и
    - смещение лазерного луча (22) относительно детали (4), предназначенной для работы в механических узлах, чтобы, таким образом, сместить внешнюю поверхность металлического корпуса (10) и образовать металлокерамическое покрытие (1 2).
  9. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что лазерный луч (22) фиксируют, а деталь (4), предназначенную для работы в механическом узле, устанавливают на подвижном столе (30) с возможностью смещения относительно вышеуказанного лазерного луча (22).
  10. 10. Способ по любому из пп.8 или 9, отличающийся тем, что металлокерамическое покрытие (1 2) содержит карбиды вольфрама (1 6) в металлической матрице (18).
  11. 11. Способ по любому из пп.8-10, отличающийся тем, что керамический порошок представляет собой порошок из карбидов вольфрама и тем, что металлический порошок представляет собой порошок, включающий, по меньшей мере, один из элементов группы, состоящей из никеля, хрома и кобальта.
  12. 1 2. Способ по п. 11, отличающийся тем, что металлический порошок представляет собой порошок №-9%Сг-Со.
  13. 13. Окорочный инструмент (4), включающий металлическое тело (10) с нижней плоскостью, приспособленной для установки на конце окорочного рычага (2), и рабочую износостойкую поверхность, отличающийся тем, что металлическое тело (10) представляет собой спеченное металлическое тело, полученное посредством порошковой металлургии; а рабочая износостойкая поверхность состоит из металлокерамического покрытия (12), закрывающего металлическое тело (10), причем это покрытие (1 2), имеющее толщину от 1 0 мк до 1 мм, металлургически связано с металлическим телом.
  14. 14. Окорочный инструмент по п.13, отличающийся тем, что металлокерамическое покрытие (12) представляет собой покрытие, по11 лученное посредством лазерного нанесения на металлическое тело (10).
EA199901088A 1997-05-28 1998-05-27 Спеченная механическая деталь с износостойкой поверхностью и способ её изготовления EA001332B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA002207579A CA2207579A1 (fr) 1997-05-28 1997-05-28 Piece frittee a surface anti-abrasive et procede pour sa realisation
PCT/CA1998/000516 WO1998054379A1 (fr) 1997-05-28 1998-05-27 Piece mecanique frittee a surface antiabrasion et procede pour sa realisation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA199901088A1 EA199901088A1 (ru) 2000-06-26
EA001332B1 true EA001332B1 (ru) 2001-02-26

Family

ID=4160871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA199901088A EA001332B1 (ru) 1997-05-28 1998-05-27 Спеченная механическая деталь с износостойкой поверхностью и способ её изготовления

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6623876B1 (ru)
EP (1) EP0986653B1 (ru)
JP (1) JP4083817B2 (ru)
KR (1) KR100540461B1 (ru)
CN (1) CN1190517C (ru)
AT (1) ATE210209T1 (ru)
AU (1) AU733070B2 (ru)
BR (1) BR9809467A (ru)
CA (1) CA2207579A1 (ru)
DE (1) DE69802800T2 (ru)
EA (1) EA001332B1 (ru)
NO (1) NO321415B1 (ru)
PL (1) PL186654B1 (ru)
WO (1) WO1998054379A1 (ru)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020110649A1 (en) * 2000-05-09 2002-08-15 Skszek Timothy W. Fabrication of alloy variant structures using direct metal deposition
JP2003326196A (ja) * 2002-05-13 2003-11-18 Denso Corp エジェクタ
EP1396556A1 (en) * 2002-09-06 2004-03-10 ALSTOM (Switzerland) Ltd Method for controlling the microstructure of a laser metal formed hard layer
WO2008082020A1 (en) * 2007-01-02 2008-07-10 Taegutec Ltd. Surface treating method for cutting tools
US8505414B2 (en) * 2008-06-23 2013-08-13 Stanley Black & Decker, Inc. Method of manufacturing a blade
FR2933700B1 (fr) * 2008-07-08 2010-07-30 Sanofi Aventis Derives de pyridino-pyridinones, leur preparation et leur application en therapeutique
US20110229665A1 (en) * 2008-10-01 2011-09-22 Caterpillar Inc. Thermal spray coating for track roller frame
US8308096B2 (en) 2009-07-14 2012-11-13 TDY Industries, LLC Reinforced roll and method of making same
US20110200838A1 (en) * 2010-02-18 2011-08-18 Clover Industries, Inc. Laser clad metal matrix composite compositions and methods
CN102230173B (zh) * 2010-06-22 2013-04-24 张宗海 平行双螺杆挤出机用全披覆熔覆性螺纹元件
US8389129B2 (en) 2010-07-09 2013-03-05 Climax Engineered Materials, Llc Low-friction surface coatings and methods for producing same
US8038760B1 (en) 2010-07-09 2011-10-18 Climax Engineered Materials, Llc Molybdenum/molybdenum disulfide metal articles and methods for producing same
US8769833B2 (en) 2010-09-10 2014-07-08 Stanley Black & Decker, Inc. Utility knife blade
KR101249049B1 (ko) * 2010-12-28 2013-03-29 재단법인 포항산업과학연구원 레이저 용사 코팅 방법 및 이를 이용한 용사 코팅층
US8507090B2 (en) 2011-04-27 2013-08-13 Climax Engineered Materials, Llc Spherical molybdenum disulfide powders, molybdenum disulfide coatings, and methods for producing same
US10462963B2 (en) 2012-03-06 2019-11-05 Kondex Corporation Laser clad cutting edge for agricultural cutting components
US9790448B2 (en) 2012-07-19 2017-10-17 Climax Engineered Materials, Llc Spherical copper/molybdenum disulfide powders, metal articles, and methods for producing same
CN103088339A (zh) * 2013-02-25 2013-05-08 苏州天弘激光股份有限公司 一种提高镁合金az91d表面性能的激光熔覆方法
US20150082764A1 (en) * 2013-09-26 2015-03-26 Kondex Corporation Laser hardened knife guard
WO2015197811A1 (en) 2014-06-26 2015-12-30 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Coating method and coated substrate
CN104630768A (zh) * 2015-01-16 2015-05-20 芜湖三联锻造有限公司 一种热锻模表面复合强化方法
US10648051B2 (en) 2015-04-24 2020-05-12 Kondex Corporation Reciprocating cutting blade with cladding
CN111893416B (zh) * 2020-08-07 2022-08-05 和县卜集振兴标准件厂 一种冷冲压模具表面激光喷涂处理方法
CN113862662B (zh) * 2021-09-23 2023-06-20 上海电机学院 一种高温自硬化复合侧导板衬板及其加工方法
CN114054947B (zh) * 2021-10-28 2023-03-07 华北电力大学 一种高耐磨金属陶瓷涂层激光制备设备
CN114411143A (zh) * 2021-12-02 2022-04-29 大唐水电科学技术研究院有限公司 一种修补和防护冲击式水轮机喷嘴空蚀和泥沙磨损的方法
CN115613028A (zh) * 2022-07-06 2023-01-17 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 一种基于铝青铜合金表面的激光熔覆合金粉末及激光熔覆方法

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3839209A (en) 1969-03-24 1974-10-01 Coussinets Ste Indle Organometallic anti-friction compositions and their method of manufacture
US3806692A (en) * 1970-04-13 1974-04-23 Skf Ind Inc Sintered bearing race
JPS52122446A (en) 1976-04-07 1977-10-14 Fujitsu Ltd Circuit tester
JPS5456906A (en) * 1977-10-14 1979-05-08 Hitachi Ltd Method of tightening surface layer of sintered body
IT1172891B (it) 1978-07-04 1987-06-18 Fiat Spa Procedimento per rivestire con materiale antiusura una superficie metallica
WO1980001489A1 (en) 1979-01-18 1980-07-24 Ceres Corp Cold crucible semiconductor deposition process and apparatus
US4353155A (en) 1980-06-25 1982-10-12 Hillebrand Arthur N Method for manufacturing composite powder metal parts
GB2133043B (en) * 1982-06-10 1985-10-30 Ford Motor Co Method of making wear resistant ferrous based parts
USH135H (en) 1984-06-19 1986-09-02 Electromagnetic levitation casting apparatus having improved levitation coil assembly
FR2595716B1 (fr) 1986-03-13 1992-07-10 Technogenia Sa Procede et dispositif pour l'elaboration de materiaux refractaires par induction
US4723589A (en) 1986-05-19 1988-02-09 Westinghouse Electric Corp. Method for making vacuum interrupter contacts by spray deposition
DE3620901A1 (de) * 1986-06-21 1988-01-14 Krupp Gmbh Schneidwerkzeug
DE3626031A1 (de) 1986-08-01 1988-02-11 Starck Hermann C Fa Verfahren zur herstellung von wolframschmelzcarbid und dessen verwendung
US4796575A (en) * 1986-10-22 1989-01-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Wear resistant slide member made of iron-base sintered alloy
JPS63236037A (ja) 1987-03-25 1988-09-30 Fuji Photo Film Co Ltd ハロゲン化銀カラ−写真感光材料の処理方法
JPS6428267A (en) 1987-07-24 1989-01-30 Nec Corp Oxide superconducting composition
SE463213B (sv) * 1988-05-06 1990-10-22 Ibm Svenska Ab Anordning och foerfarande foer att foerse ett metallsubstrat med en stoetbestaendig yta
SE463662B (sv) * 1988-06-08 1991-01-07 Mecania Ab Verktyg foer barkningsmaskiner av haalrotortyp
US5032469A (en) 1988-09-06 1991-07-16 Battelle Memorial Institute Metal alloy coatings and methods for applying
JPH0281626A (ja) * 1988-09-20 1990-03-22 Fujitsu Ltd 防振部材とその製造方法
JPH02166757A (ja) * 1988-12-21 1990-06-27 Denki Kagaku Kogyo Kk ヒートシンクの製法
JPH02209403A (ja) * 1989-02-07 1990-08-20 Mazda Motor Corp 焼結鍛造方法
US5043548A (en) * 1989-02-08 1991-08-27 General Electric Company Axial flow laser plasma spraying
US5033948A (en) 1989-04-17 1991-07-23 Sandvik Limited Induction melting of metals without a crucible
GB2238683A (en) 1989-11-29 1991-06-05 Philips Electronic Associated A thin film transistor circuit
US5060914A (en) 1990-07-16 1991-10-29 General Electric Company Method for control of process conditions in a continuous alloy production process
FR2667809B1 (fr) 1990-10-11 1994-05-27 Technogenia Sa Procede pour la realisation de pieces a surface antiabrasion.
FR2667804B1 (fr) 1990-10-11 1995-02-10 Technogenia Sa Plaque a surface antiabrasion, et procede pour sa realisation.
US5105872A (en) * 1990-10-19 1992-04-21 Reliance Electric Industrial Company Method for the regional infiltration of powdered metal parts
DE69231381T2 (de) * 1991-04-10 2000-12-28 Sandvik Ab Verfahren zur herstellung zementierter karbidartikel
FR2676673A1 (fr) 1991-05-23 1992-11-27 Eurotungstene Poudres Utilisation, dans la preparation de carbures cementes a liant cobalt, de poudres de cobalt a grains spheriques non agglomeres.
US5173091A (en) 1991-06-04 1992-12-22 General Electric Company Chemically bonded adherent coating for abrasive compacts and method for making same
WO1993005194A1 (en) 1991-09-05 1993-03-18 Technalum Research, Inc. Method for the production of compositionally graded coatings
FR2688803B1 (fr) 1992-03-23 1994-05-06 European Gas Turbines Sa Procede de revetement d'une encoche d'une piece en alliage de nickel par laser.
JP3305357B2 (ja) * 1992-05-21 2002-07-22 東芝機械株式会社 耐食・耐摩耗性に優れた合金およびその製造方法ならびにその合金製造用材料
US5453329A (en) * 1992-06-08 1995-09-26 Quantum Laser Corporation Method for laser cladding thermally insulated abrasive particles to a substrate, and clad substrate formed thereby
JP3214074B2 (ja) 1992-07-15 2001-10-02 石川島播磨重工業株式会社 レーザ照射用トーチ
US5449536A (en) 1992-12-18 1995-09-12 United Technologies Corporation Method for the application of coatings of oxide dispersion strengthened metals by laser powder injection
GB2275437B (en) * 1993-02-24 1995-11-01 Anjum Tauqir A method to synthesize surface pores in metals and metal matrix composites using energy beams
US5302450A (en) 1993-07-06 1994-04-12 Ford Motor Company Metal encapsulated solid lubricant coating system
FR2707677B1 (fr) 1993-07-13 1995-08-25 Technogenia Plaque de défibrage ou de raffinage de pâte à papier, et procédé pour sa réalisation.
DE4420496A1 (de) 1994-06-13 1995-12-14 Woka Schweistechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur schmelzmetallurgischen Herstellung von Hartstoffen
US5789077A (en) * 1994-06-27 1998-08-04 Ebara Corporation Method of forming carbide-base composite coatings, the composite coatings formed by that method, and members having thermally sprayed chromium carbide coatings
US5663512A (en) * 1994-11-21 1997-09-02 Baker Hughes Inc. Hardfacing composition for earth-boring bits
US5629091A (en) 1994-12-09 1997-05-13 Ford Motor Company Agglomerated anti-friction granules for plasma deposition
JPH08312800A (ja) * 1995-05-15 1996-11-26 Yamaha Motor Co Ltd 接合型バルブシート
US5697994A (en) 1995-05-15 1997-12-16 Smith International, Inc. PCD or PCBN cutting tools for woodworking applications
US5675306A (en) 1995-05-18 1997-10-07 Diaz; Rodolfo E. Resonant electromagnetic field amplifier utilizing a magnetic LRC resonant circuit
US5612099A (en) 1995-05-23 1997-03-18 Mcdonnell Douglas Corporation Method and apparatus for coating a substrate

Also Published As

Publication number Publication date
AU7517598A (en) 1998-12-30
WO1998054379A1 (fr) 1998-12-03
CA2207579A1 (fr) 1998-11-28
EA199901088A1 (ru) 2000-06-26
DE69802800D1 (de) 2002-01-17
PL336929A1 (en) 2000-07-17
EP0986653B1 (fr) 2001-12-05
ATE210209T1 (de) 2001-12-15
PL186654B1 (pl) 2004-02-27
NO995828D0 (no) 1999-11-26
DE69802800T2 (de) 2002-08-08
NO321415B1 (no) 2006-05-08
US6623876B1 (en) 2003-09-23
AU733070B2 (en) 2001-05-03
KR100540461B1 (ko) 2006-01-12
CN1258323A (zh) 2000-06-28
BR9809467A (pt) 2000-06-20
JP2002510361A (ja) 2002-04-02
KR20010012957A (ko) 2001-02-26
JP4083817B2 (ja) 2008-04-30
EP0986653A1 (fr) 2000-03-22
CN1190517C (zh) 2005-02-23
NO995828L (no) 1999-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA001332B1 (ru) Спеченная механическая деталь с износостойкой поверхностью и способ её изготовления
CA1295322C (en) Surface protection method and article formed thereby
Haldar et al. Identifying defects and problems in laser cladding and suggestions of some remedies for the same
US4368788A (en) Metal cutting tools utilizing gradient composites
US4938991A (en) Surface protection method and article formed thereby
CN107429381A (zh) 用于包覆物品的表面的方法和设备
GB2157600A (en) Producing continuous-casting moulds
US20040084421A1 (en) Hardfacing materials & methods
Sawant et al. Characteristics of single-track and multi-track depositions of stellite by micro-plasma transferred arc powder deposition process
Garbade et al. Overview on hardfacing processes, materials and applications
Riddihough Stellite as a wear-resistant material
KR101638365B1 (ko) 초경합금 성형체 파쇄 입자를 모재에 용융시켜 초경층을 형성시키는 방법
KR101565728B1 (ko) 초경합금 성형체 파쇄 입자를 모재에 용융시켜 초경층을 형성시키는 방법
CA2358330A1 (en) Housing for plastics, metal powder, ceramic powder or food processing machines
Sahoo et al. Effect of pulsed Nd: YAG laser parameters in preplaced TiC coating on aluminium substrate
Anderson et al. The use of tungsten carbide materials for oilsand wear applications
AU2006317507A1 (en) A method of manufacturing metallic composites in an inert atmosphere and composites produced thereby
US7459219B2 (en) Items made of wear resistant materials
Leunda et al. Inner walls laser cladding of WC reinforced Ni coatings
Bidare et al. Porosity, cracks, and mechanical properties of additively manufactured tooling alloys
Ivanov Gas-powder laser cladding of coatings on steel parts in transport construction
WO2022199828A1 (en) Nickel aluminium alloy compositions
MXPA99010980A (en) Sintered mechanical part with abrasionproof surface and method for producing same
Totten Wear of Hardfacing Alloys
CN114000087A (zh) 一种复合硬质材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Registration of transfer of a eurasian patent by assignment
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU