RU2013187C1 - Method of manufacture of multilayer materials - Google Patents

Method of manufacture of multilayer materials Download PDF

Info

Publication number
RU2013187C1
RU2013187C1 SU5013734A RU2013187C1 RU 2013187 C1 RU2013187 C1 RU 2013187C1 SU 5013734 A SU5013734 A SU 5013734A RU 2013187 C1 RU2013187 C1 RU 2013187C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
powder
intermediate layer
layer
manufacture
sintering
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Я. Волчек
Н.П. Гребнев
И.А. Глуховский
А.И. Ядевич
Original Assignee
Научно-исследовательский институт порошковой металлургии с опытным производством
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 Научно-исследовательский институт порошковой металлургии с опытным производством filed Critical Научно-исследовательский институт порошковой металлургии с опытным производством
Priority to SU5013734 priority Critical patent/RU2013187C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2013187C1 publication Critical patent/RU2013187C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: manufacture of antifriction articles. SUBSTANCE: method involves application of intermediate layer onto compact base by means of filling metal powder whose particle medium size is in the range of 50-400 microns, scorching and pressing powder layer. As material of intermediate layer such a material or alloy is selected which possesses diffusion coherence with basic material and powder layer. EFFECT: high quality of multilayer material. 2 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления композиционных материалов. Способ может найти применение в машиностроении, автомобилестроении, тракторостроении и других отраслях промышленности при изготовлении антифрикционных, фрикционных и других изделий из многослойных материалов. The invention relates to powder metallurgy, in particular to methods for manufacturing composite materials. The method can find application in mechanical engineering, automotive, tractor manufacturing and other industries in the manufacture of antifriction, friction and other products from multilayer materials.

Известны способы изготовления биметаллических материалов, включающие приготовление шихты, нанесение шихты на стальную основу, спекание и пропитку [1] . Known methods for the manufacture of bimetallic materials, including the preparation of the mixture, applying the mixture to a steel base, sintering and impregnation [1].

Известны также способы изготовления композиционных материалов путем подготовки стальной основы, приготовления шихты, нанесения шихты на стальную основу, пропитки и спекания [2] . There are also known methods of manufacturing composite materials by preparing a steel base, preparing a charge, applying a mixture to a steel base, impregnating and sintering [2].

Известны также способы изготовления многослойных материалов путем формования рабочего слоя, спекания и сварки со стальной основой с помощью тонкой фольги из бронзы [3] . There are also known methods of manufacturing multilayer materials by forming a working layer, sintering and welding with a steel base using thin bronze foil [3].

Способы изготовления многослойных материалов трудоемки, требуют применения специального технологического оборудования, имеют малую производительность и большую длительность изготовления, а также не обеспечивают стабильности прочностных свойств в местах контакта составных частей. Methods of manufacturing multilayer materials are laborious, require the use of special technological equipment, have low productivity and a long manufacturing time, and also do not provide stability of strength properties at the contact points of the components.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, включающий формование порошковой части, нанесение на компактную металлическую часть промежуточного слоя в виде шликера, сборку путем прикладывания порошковой части к компактной через шликер и совместное спекание (а. с. СССР N 1540944, кл. В 22 F 7/04, 1990). The closest in technical essence and the achieved effect is a method that includes forming a powder part, applying an intermediate layer in the form of a slip on the compact metal part, assembling by applying the powder part to the compact part through the slip and co-sintering (A.S. USSR No. 1540944, cl. B 22 F 7/04, 1990).

Недостатком известного способа является относительно низкая стабильность величины силы сцепления составных частей многослойных материалов. The disadvantage of this method is the relatively low stability of the adhesion force of the components of the multilayer materials.

Целью изобретения является повышение стабильности величины силы сцепления порошковой и компактной частей многослойных материалов. The aim of the invention is to increase the stability of the adhesion forces of the powder and compact parts of the multilayer materials.

Цель достигается тем, что в известном способе, включающем формование порошковой части, нанесение на компактную металлическую часть промежуточного слоя, сборку и совместное спекание, в качестве промежуточного слоя используют металлический порошок со средним размером частиц 50-400 мкм, диффузионно связывающийся с материалами компактной и порошковой частей, который после нанесения методом свободной насыпки припекают к компактной части, а сборку проводят на стадии формования порошковой части. The goal is achieved by the fact that in the known method, including molding a powder part, applying an intermediate layer to a compact metal part, assembling and co-sintering, a metal powder with an average particle size of 50-400 microns diffusely bonded to compact and powder materials is used as an intermediate layer parts, which, after application by the free-filling method, are baked to the compact part, and assembly is carried out at the stage of molding the powder part.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "Новизна". При изучении других технологических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "Существенные отличия". Comparison of the claimed technical solution with the prototype made it possible to establish compliance with its criterion of "Novelty." When studying other technological solutions in this technical field, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified and therefore they provide the claimed technical solution with the criterion of "Significant differences".

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

На компактную металлическую часть наносят методом свободной насыпки металлический порошок, который служит промежуточным слоем. Средний размер частиц порошка должен составлять 50-400 мкм. Толщина наносимого слоя в зависимости от необходимости может колебаться в пределах от 1 до 4 средних размеров частиц порошка. В качестве материала порошка выбирают обязательно материал, диффузионно связывающийся как с материалом компактной, так и с материалом порошковой частей. Причем температура плавления материала промежуточного слоя должна быть выше температуры спекания материала порошковой части. Затем проводят припекание нанесенного металлического порошка к компактной металлической части в защитной атмосфере при температурах, обеспечивающих прочное соединение частиц порошка с компактной частью, но без оплавления, так как в этом случае не будет требуемого рельефа поверхности для получения прочного соединения составных частей многослойного материала. После припекания порошка проводят напрессовывание порошковой части на компактную металлическую часть со стороны промежуточного слоя. Полученную заготовку спекают в защитной атмосфере. При необходимости после спекания проводят повторное прессование или холодную штамповку, или горячую штамповку, или другие дополнительные операции, однако эти операции не влияют на повышение стабильности величины силы сцепления слоев, а служат для получения более высоких физико-механических свойств. A metal powder, which serves as an intermediate layer, is applied to the compact metal part by free-flowing. The average particle size of the powder should be 50-400 microns. The thickness of the applied layer, depending on the need, can range from 1 to 4 average particle sizes of the powder. As the material of the powder, it is necessary to select the material that diffusely binds both to the compact material and to the material of the powder parts. Moreover, the melting temperature of the material of the intermediate layer should be higher than the sintering temperature of the material of the powder part. Then, the deposited metal powder is baked to a compact metal part in a protective atmosphere at temperatures ensuring a strong connection of the powder particles to the compact part, but without melting, since in this case there will be no required surface relief to obtain a strong connection of the components of the multilayer material. After the powder is baked, the powder part is pressed onto the compact metal part from the side of the intermediate layer. The resulting preform is sintered in a protective atmosphere. If necessary, after sintering, repeated pressing or cold stamping, or hot stamping, or other additional operations are performed, however, these operations do not affect the stability of the adhesion forces of the layers, but serve to obtain higher physicomechanical properties.

Экспериментально установлено, что наибольшая стабильность величины силы сцепления слоев обеспечивается при использовании промежуточного слоя из металлического порошка со средним размером частиц в пределах 50-400 мкм. При уменьшении или увеличении среднего размера частиц промежуточного слоя стабильность величины силы сцепления слоев снижается и, кроме того, снижается прочность соединения слоев. Это объясняется тем, что очень мелкий порошок (менее 50 мкм) не обеспечивает достаточно прочного сцепления порошковой части с промежуточным слоем из-за относительно гладкого рельефа поверхности, а очень крупные (более 400 мкм) не позволяют получать достаточную величину свободной поверхностной энергии, что также снижает прочность соединения. It was experimentally established that the greatest stability of the adhesion strength of the layers is ensured by using an intermediate layer of metal powder with an average particle size in the range of 50-400 microns. With a decrease or increase in the average particle size of the intermediate layer, the stability of the adhesion strength of the layers decreases and, in addition, the bond strength of the layers decreases. This is because very fine powder (less than 50 microns) does not provide sufficiently strong adhesion of the powder part to the intermediate layer due to the relatively smooth surface relief, and very large (more than 400 microns) do not allow to obtain a sufficient amount of free surface energy, which also reduces the strength of the connection.

По описанному способу изготавливали фрикционный материал для сухого трения (примеры 1-5), антифрикционный материал (примеры 6-10) и материал для оснований транзисторов (примеры 11-15). Полученные материалы подвергали испытанию на отрыв слоев. Результаты испытаний приведены в табл. 1. According to the described method, friction material for dry friction (examples 1-5), antifriction material (examples 6-10) and material for the bases of transistors (examples 11-15) were made. The resulting materials were tested for separation of the layers. The test results are given in table. 1.

П р и м е р ы 1-5. На металлический лист из стали 65Г наносили свободной засыпкой железный порошок, содержащий 10% медного порошка. Средний размер частиц составлял 20, 50, 250, 400 и 600 мкм. Затем проводили припекание порошка к стали в атмосфере диссоциированного аммиака при 1150оС в течение 2 ч, напрессовывали фрикционный материал (состав: 48% железного порошка, 20% медного; 6,5% порошка марганца; 4% дисульфида молибдена; 6,5% нитрида бора; 10% карбида бора и 3,5% карбида кремния) при давлении 100 МПа и спекали при 1020оС в атмосфере диссоциированного аммиака.PRI me R s 1-5. An iron powder containing 10% copper powder was deposited on a metal sheet of steel 65G. The average particle size was 20, 50, 250, 400 and 600 microns. Then, sintering was conducted to steel powder in an atmosphere of dissociated ammonia at 1150 ° C for 2 hours, pressed onto the friction material (composition: 48% iron powder, 20% copper, 6.5% manganese powder, and 4% of molybdenum disulphide, 6.5% boron nitride, 10% boron carbide and silicon carbide, 3.5%) at a pressure of 100 MPa and sintered at 1020 ° C in dissociated ammonia atmosphere.

П р и м е р ы 6-10. На заготовку из стали 45 наносили бронзовый порошок (состав: 90% меди и 10% олова). Средний размер частиц соответствовал значениям примеров 1-5. Припекание проводили в атмосфере диссоциированного аммиака при 830оС. Напрессовывание антифрикционного слоя (состав: 87% порошка меди, 9% олова и 4% графита) осуществлялось при давлении 150 МПа, а спекание - при температуре 820оС в атмосфере эндогаза.PRI me R s 6-10. A bronze powder was applied to a steel billet 45 (composition: 90% copper and 10% tin). The average particle size corresponded to the values of examples 1-5. Sintering was performed in an atmosphere of dissociated ammonia at 830 ° C overmolding antifriction layer (composition: 87% of copper powder, 9% tin and 4% graphite) was carried out at a pressure of 150 MPa, and sintering - at 820 ° C in an atmosphere of endogas.

П р и м е р ы 11-15. На молибденовый лист, покрытый никелем, наносили порошок меди. Средний размер частиц соответствовал значениям примеров 1-5. Затем проводили припекание порошка к молибденовой заготовке при 1000оС в атмосфере эндогаза, напрессовывали медный порошок марки МПС-1 при давлении 150 МПа и спекали при 1000оС в атмосфере эндогаза.PRI me R s 11-15. Copper powder was applied to a nickel-coated molybdenum sheet. The average particle size corresponded to the values of examples 1-5. Then, sintering was carried out to a molybdenum powder preform at 1000 ° C in an atmosphere of endogas, overmolding copper powder brand MPS-1 at a pressure of 150 MPa and sintered at 1000 C in an atmosphere of endogas.

Аналогичные примерам 1-15 изделия изготавливали по способу-прототипу. Результаты испытаний приведены в табл. 1. Similar to examples 1-15, the products were made according to the prototype method. The test results are given in table. 1.

Стабильность величины силы сцепления слоев определялась по величине дисперсии значений, полученных в результате испытаний
D=

Figure 00000001
где n - количество опытов;
хi - текущее значение величины силы сцепления;
Figure 00000002
- среднее значение величины силы сцепления.The stability of the adhesion strength of the layers was determined by the magnitude of the variance of the values obtained from the tests
D =
Figure 00000001
where n is the number of experiments;
x i is the current value of the adhesion force;
Figure 00000002
- the average value of the adhesion force.

Как видно из примеров 1-15 (табл. 1), наименьшие значения дисперсии получены при использовании порошков со средним размером частиц от 50 до 400 мкм и составляют 3,6-4,4 для материала примеров 2-4; 3,6-5,2 - для материала примеров 7-9; 2,9-3,3 - для материала примеров 12-14. Дисперсия же величины силы сцепления для многослойных материалов, изготовленных по способу-прототипу, соответственно составляет 6,9; 8,1 и 6,0. As can be seen from examples 1-15 (table. 1), the smallest dispersion values were obtained using powders with an average particle size of 50 to 400 microns and are 3.6-4.4 for the material of examples 2-4; 3.6-5.2 - for the material of examples 7-9; 2.9-3.3 - for the material of examples 12-14. The dispersion of the magnitude of the adhesion force for multilayer materials manufactured by the prototype method, respectively, is 6.9; 8.1 and 6.0.

Для выявления эффективности предлагаемого способа проводили сравнение дисперсий (Д) по критерию Фишера. Полученные значения отношений дисперсий (табл. 2) позволяют утверждать, что предлагаемый способ повышает стабильность величины силы сцепления соединяемых материалов, причем для данной экспериментальной выборки это различие статистически значимо с вероятностью более 75% . To identify the effectiveness of the proposed method, the dispersions (D) were compared according to the Fisher criterion. The obtained values of the dispersion ratios (Table 2) suggest that the proposed method improves the stability of the adhesion force of the materials being joined, and for this experimental sample this difference is statistically significant with a probability of more than 75%.

Таким образом, применение предлагаемого способа для изготовления многослойных материалов по сравнению с прототипом позволяет снизить дисперсию в 1,6-2,2 раза, т. е. значительно повысить стабильность величины силы сцепления порошковой и компактной частей. Thus, the application of the proposed method for the manufacture of multilayer materials in comparison with the prototype can reduce the dispersion of 1.6-2.2 times, that is, significantly increase the stability of the magnitude of the adhesion force of the powder and compact parts.

Claims (1)

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включающий нанесение на компактную металлическую основу промежуточного слоя, нанесение на промежуточный слой порошкового слоя и совместное спекание, отличающийся тем, что промежуточный слой наносят путем свободной насыпки металлического порошка со средним размером частиц 50 - 400 мкм и последующего припекания, причем в качестве материала промежуточного слоя выбирают металл или сплав, обладающий диффузионной связью с материалом основы и порошкового слоя, а порошковый слой наносят напрессовкой. METHOD FOR PRODUCING MULTILAYERED MATERIALS, including applying an intermediate layer to a compact metal base, applying a powder layer to an intermediate layer and co-sintering, characterized in that the intermediate layer is applied by freely filling a metal powder with an average particle size of 50 - 400 microns and subsequent baking, and As the material of the intermediate layer, a metal or alloy having diffusion bonding with the base material and the powder layer is selected, and the powder layer is pressed d.
SU5013734 1991-07-03 1991-07-03 Method of manufacture of multilayer materials RU2013187C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5013734 RU2013187C1 (en) 1991-07-03 1991-07-03 Method of manufacture of multilayer materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5013734 RU2013187C1 (en) 1991-07-03 1991-07-03 Method of manufacture of multilayer materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2013187C1 true RU2013187C1 (en) 1994-05-30

Family

ID=21590124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5013734 RU2013187C1 (en) 1991-07-03 1991-07-03 Method of manufacture of multilayer materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2013187C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705486C1 (en) * 2019-06-10 2019-11-07 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Method of producing a bimetallic strip with an antifriction powder coating based on copper for sliding bearings
RU2757454C1 (en) * 2020-12-23 2021-10-15 Общество с ограниченной ответственностью "Композит-инжиниринг" (ООО "Композит-инжиниринг") Method for manufacturing friction lining of absorbing device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705486C1 (en) * 2019-06-10 2019-11-07 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) Method of producing a bimetallic strip with an antifriction powder coating based on copper for sliding bearings
RU2757454C1 (en) * 2020-12-23 2021-10-15 Общество с ограниченной ответственностью "Композит-инжиниринг" (ООО "Композит-инжиниринг") Method for manufacturing friction lining of absorbing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4596746A (en) Powder sheet for sintering
US4083719A (en) Copper-carbon fiber composites and process for preparation thereof
US4690320A (en) Method of bonding porous metallic members and product made by the method
RU2013187C1 (en) Method of manufacture of multilayer materials
JP3792714B2 (en) Sintered products with improved density
JPH1068004A (en) Compacting method for titanium alloy
JPS6149375B2 (en)
JP2733684B2 (en) Joined sintered friction material
JPH11286704A (en) Friction member and its production
US6534191B2 (en) Sintered alloy and method for the hardening treatment thereof
US3214271A (en) Method of making friction bodies
JP2859888B2 (en) Double-layer sintered friction material
JPS61171919A (en) Manufacture method of composite friction member
Joshi et al. Effect of short carbon fiber/SiC on tribological properties of aluminium matrix hybrid composites
JP2019070183A (en) Sintered body, joined body including the sintered body, and production method of sintered body
JPH11264031A (en) Sintered metal friction member and its production
JPH08233005A (en) Manufacture of metallic system friction member
JPH066721B2 (en) Method for producing self-lubricating sintered copper alloy
WO2005053882A2 (en) Process for complex transient liquid phase sintering of powder metal
JPH0623417B2 (en) Method for producing wear resistant aluminum composite material
RU2056973C1 (en) Method of making builtup articles
JP2000130484A (en) Sintered friction member
WO2022194938A1 (en) Metal matrix polymer derived ceramic composites, processes of production and uses thereof
JP2000096109A (en) Composite sintered frictional material and its production
JPH08311469A (en) Self-lubricating mica-graphite, composite material