RU2739924C1 - Способ получения композиционного материала на основе никеля и графита - Google Patents

Способ получения композиционного материала на основе никеля и графита Download PDF

Info

Publication number
RU2739924C1
RU2739924C1 RU2020107321A RU2020107321A RU2739924C1 RU 2739924 C1 RU2739924 C1 RU 2739924C1 RU 2020107321 A RU2020107321 A RU 2020107321A RU 2020107321 A RU2020107321 A RU 2020107321A RU 2739924 C1 RU2739924 C1 RU 2739924C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composite material
graphite
powder
nickel
particle size
Prior art date
Application number
RU2020107321A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Андреевич Вертен
Владимир Николаевич Бекетов
Сергей Владимирович Павлов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Гранит"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Гранит" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Гранит"
Priority to RU2020107321A priority Critical patent/RU2739924C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2739924C1 publication Critical patent/RU2739924C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/17—Metallic particles coated with metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/067—Metallic material containing free particles of non-metal elements, e.g. carbon, silicon, boron, phosphorus or arsenic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способу изготовления композиционного материала на основе неметаллического порошка и металла-оболочки. Может использоваться в качестве истираемого уплотнительного покрытия на деталях авиационных двигателей, которое наносится методами газоплазменного напыления. Порошок графита измельчают до субмикронного размера частиц. Полученный порошок графита смешивают со связующим веществом, из смеси изготавливают брикеты, которые подвергают термической обработке, дроблению в порошок и последующей классификации по размеру частиц. Затем порошок графита с заданным размером частиц нагревают до температуры 140-170°С и подвергают никелированию карбонильным способом в среде инертного газа. Получают композиционный материал с текучестью 50-100 с, в химическом составе которого соотношение процентного содержания никеля к содержанию графита составляет 3,5-5,5. Обеспечивается получение материала равномерного гранулометрического состава с заданной текучестью и повышение антифрикционных свойств. 1 ил., 1 пр.

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии, а именно к способам изготовления композиционного материала на основе неметаллического порошка и металла-оболочки, и может найти применение при производстве композиционного материала, применяемого в качестве истираемого уплотнительного покрытия на деталях авиационных двигателей, которое наносится методами газоплазменного напыления.
Известен способ получения композиционного материала из неметаллического порошка и металла-оболочки, включающий этап предварительной обработки неметаллического порошка, этап нанесения покрытия (Патент на изобретение Украины UA 77887 приоритет от 01.10.2012, МПК B21D 26/14, С23С 16/00, С23С 30/00, опубл. 25.02.2013 Бюл. №4).
Недостатками данного способа являются низкое качество получаемого композиционного материала, в связи с неравномерностью нанесения покрытия порошок графита, а так же низкий коэффициент использования готового композиционного материала при эксплуатации, так как материал имеет большой разброс по гранулометрическому составу, из-за чего не весь объем полученного композиционного материала может использоваться в эксплуатации, а так же композиционный материал имеет низкую насыпную плотность и текучесть.
Известен способ изготовления композиционного материала, включающего этап предварительной обработки неметаллического порошка, на котором неметаллический порошок смешивают со связующим веществом, и этап формирования частиц неметаллического порошка распылительной сушкой (Патент США US 2004077764 от 29.08.2003, опубл. 22.04.2004, МПК C08K 9/08).
Недостатком этого способа является низкое качество полученного композиционного материала, связанное с различной толщиной покрытия наносимого металла-оболочки на неметаллическую составляющую, а так же отсутствие контроля химического состава композиционного материала, которое не позволяет в полной мере оценить отношение процентного содержания оболочки-металла композиционного материала к неметаллической составляющей для принятия решения о дальнейшем использовании данного материала.
Наиболее близким является способ получения композиционного материала на основе никеля и графита, включающий предварительную обработку порошка графита и его никелирование (CN 104451614 от 30.10.2014, МПК С22С 9/02; С23С 18/18; С23С 18/34, опубл. 25.03.2015).
Недостатками данного способа является низкое качество полученного композиционного материала, связанное с неравномерным распределением наносимых материалов на графит, что негативно сказывается на гранулометрический состав готового композиционного материала, так же наличие в составе готового композиционного материала меди может повлечь за собой окисление при дальнейшей эксплуатации порошка, например, при газоплазменном напылении.
Техническим результатом данного изобретения является повышение качества полученного готового композиционного материала, а именно равномерного гранулометрического состава с требуемой текучестью материала и повышение антифрикционных свойств истираемого покрытия, получаемого методом газоплазменного напыления, которое изготавливают из этого композиционного материала, за счет формирования гранулы из субмикронных частиц, а так же благодаря контролю текучести и химического состава готового композиционного материала.
Технический результат достигается тем, что в способе получения композиционного материала на основе никеля и графита, включающий предварительную обработку порошка графита и его никелирование, в отличие от известного предварительную обработку проводят путем измельчения порошка графита до субмикронного размера частиц, полученный порошок графита смешивают со связующим веществом, из смеси изготавливают брикеты, которые подвергают термической обработке и последующему дроблению в порошок, а затем проводят классификацию порошка графита по размеру частиц, после чего порошок графита с заданным размером частиц нагревают до температуры 140-170°С и подвергают никелированию карбонильным способом в среде инертного газа с получением композиционного материала с текучестью 50-100 с, имеющего химический состав, в котором соотношение процентного содержания никеля к содержанию графита составляет 3,5-5,5.
На фигуре показана блок-схема осуществления способа получения композиционного материала на основе никеля и графита.
Способ осуществляется следующим образом.
Порошок графита в стадии поставки отправляют на измельчение до субмикронного размера частиц на этапе предварительной обработки неметаллического порошка. Это измельчение необходимо для повышение работоспособности готового композиционного материала, а именно для повышения антифрикционных свойств истираемого покрытия при эксплуатации.
Затем порошок графита с субмикронными частицами смешивают со связующим веществом на этапе смешивания, из полученной смеси на этапе брикетирования изготавливают брикеты, которые направляют на этап термической обработки брикетов.
После термической обработки брикеты направляют на этап дробления брикетов в порошок.
Затем порошок после дробления брикетов отправляют на этап классификации по размеру частиц. На этом этапе выбирают частицы порошка графита после дробления требуемого размера dн÷dк, где dн - начальный требуемый размер частицы графита, dк - конечный требуемый размер частицы графита. При этом порошок графита с частицами, не имеющими требуемого размера, направляют повторно на этап предварительной обработки, а порошок графита с частицами требуемого размера поступает на этап изготовления композиционного материала
Классификация порошка графита необходима для получения однородного гранулометрического состава готового композиционного материала. А благодаря возврату графита с размерами частиц, не имеющими требуемого размера, на этап предварительной обработки и далее по циклу, возможно безотходное использование порошка графита, что повышает коэффициент его использования в способе.
Этап изготовления композиционного материала заключается в том, что никель на порошок графита наносят карбонильным способ в среде инертного газа. Порошок графита с частицами заданного размера нагревают до температуры 140-170°С и подвергают никелированию карбонильным способом в среде инертного газа, после чего получают композиционный материал.
Полученный композиционный материал направляют на этап контроля текучести композиционного материала η, которая должна составлять [η]=50÷100 с.
Если текучесть композиционного материала будет меньше требуемой текучести η<50 с, то при газоплазменном напылении такого композиционного материала получится неравномерное и неоднородное истираемое покрытие из-за неравномерности распределения частиц в струе плазматрона при газоплазменном напылении.
Если текучесть композиционного материала будет больше требуемой текучести η>100 с, то при газоплазменном напылении такого композиционного материала получается покрытие с высокой пористостью, что негативно сказывается на дальнейшую эксплуатацию в условиях повышенных температур в авиационном двигателе.
Если текучесть композиционного материала не равна требуемой текучести η≠[η], то материал направляется в брак.
Если текучесть композиционного материала η равна требуемой текучести η=[η], то материал направляют на этап контроля химического состава композиционного материала.
На этапе контроля химического состава композиционного материала определяют химический состав частиц графита δграфит и никеля δникель в композиционном материале в процентном соотношении.
Затем определяют соотношение Δ процентного содержания никеля (δникель) к графиту (δграфит) в композиционном материале
Figure 00000001
Если это соотношение будет меньше требуемого соотношения Δ<[Δ], то композиционный материал направляют повторно на этап никелирования карбонильным способом, а если полученное соотношение будет равно требуемому соотношению Δ=[Δ], то композиционный материал готов к дальнейшей эксплуатации, а если полученное соотношение будет больше требуемому соотношению Δ>[Δ], то композиционный материал направляется в брак.
Требуемое соотношение [Δ] содержания никеля к графиту зависит от условий эксплуатации композиционного материала, от способа нанесения композиционного материала на рабочую поверхность. Оно представляет собой число, например, для композиционного материала, работающего при высоких температурах, но имеющего низкую твердость, это соотношение может составлять 3.5-5.5, для композиционных материалов, наносимых на режущий инструмент, оно может составлять 6-14.
Таким образом, получили готовый композиционный материал с заданной текучестью и химическим составом, удовлетворяющего требованиям к материала, применяемым для газоплазменного напыления, и одновременно удовлетворяющего эксплуатационным характеристикам истираемых покрытий в авиационной промышленности.
Благодаря тому в способе получения композиционного материала на основе никеля и графита, включающий предварительную обработку порошка графита и его никелирование, отличающийся тем, что предварительную обработку проводят путем измельчения порошка графита до субмикронного размера частиц, полученный порошок графита смешивают со связующим веществом, из смеси изготавливают брикеты, которые подвергают термической обработке и последующему дроблению в порошок, а затем проводят классификацию порошка графита по размеру частиц, после чего порошок графита с заданным размером частиц нагревают до температуры 14-170°С и подвергают никелированию карбонильным способом в среде инертного газа с получением композиционного материала с текучестью 50-100 с, имеющего химический состав, в котором соотношение процентного содержания никеля к содержанию графита составляет 3.5-5.5, достигается повышение качества получаемого готового композиционного материала, а именно равномерного гранулометрического состава с требуемой текучестью материала и повышение антифрикционных свойств истираемого покрытия, получаемого методом газоплазменного напыления, которое изготавливают из этого композиционного материала.
Пример осуществления способа
Для осуществления способа получения композиционного материала на основе никеля и графита берут графит в стадии поставки.
Направляют графит на измельчение и получают порошок с размером фракции меньше 1 мкм.
Полученный порошок смешивают со связующим веществом. Полученную смесь брикетируют на прессе и получают брикеты в форме таблетки. Отправляют брикеты на термическую обработку, где их нагревают до температуры 260±20°С и охлаждают на воздухе.
Полученные брикеты дробят до получения порошка с размером частицы 30-100 мкм. Выбирают на этапе классификации из полученного порошка частицы с размером 45-80 мкм, остальной порошок направляют обратно на измельчение и далее по циклу.
Порошок графита с размером фракции 45-80 мкм отправляют на карбонильное никелирование. Графит нагревают до температуры 140-160°С, затем помещают в специальную установку и осуществляют карбонильное никелирование в среде инертного газа.
Полученный композиционный материал направляют на контроль текучести. Текучесть данного порошка η=64 с, что удовлетворяет требованиям при использовании композиционного материала в газоплазменном напылении.
Композиционный материал по химическому составу имеет соотношение
Figure 00000002
Δ=4.2, что удовлетворяет требованиям для материалов, применяемых для изготовления истираемых покрытий.
Таким образом, получили композиционный материал с основой из графита, покрытого оболочкой из никеля, который удовлетворяет всем требованиям заказчика, а именно текучестью, химическим составом и размером гранул применяется в качестве материала для истираемого покрытия в авиационном двигателе, получаемого методом газоплазменного напыления.

Claims (1)

  1. Способ получения композиционного материала на основе никеля и графита, включающий предварительную обработку порошка графита и его никелирование, отличающийся тем, что предварительную обработку проводят путем измельчения порошка графита до субмикронного размера частиц, полученный порошок графита смешивают со связующим веществом, из смеси изготавливают брикеты, которые подвергают термической обработке и последующему дроблению в порошок, а затем проводят классификацию порошка графита по размеру частиц, после чего порошок графита с заданным размером частиц нагревают до температуры 140-170°С и подвергают никелированию карбонильным способом в среде инертного газа с получением композиционного материала с текучестью 50-100 с, имеющего химический состав, в котором соотношение процентного содержания никеля к содержанию графита составляет 3,5-5,5.
RU2020107321A 2020-02-18 2020-02-18 Способ получения композиционного материала на основе никеля и графита RU2739924C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020107321A RU2739924C1 (ru) 2020-02-18 2020-02-18 Способ получения композиционного материала на основе никеля и графита

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020107321A RU2739924C1 (ru) 2020-02-18 2020-02-18 Способ получения композиционного материала на основе никеля и графита

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2739924C1 true RU2739924C1 (ru) 2020-12-29

Family

ID=74106530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020107321A RU2739924C1 (ru) 2020-02-18 2020-02-18 Способ получения композиционного материала на основе никеля и графита

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2739924C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113059155A (zh) * 2021-03-22 2021-07-02 东北大学 一种导电硅胶用镍包石墨复合粉体材料的制备方法
CN115488332A (zh) * 2022-08-26 2022-12-20 雅安百图高新材料股份有限公司 一种镍包石墨粉及其在电磁屏蔽材料中的应用
RU2787192C1 (ru) * 2022-06-27 2022-12-29 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Истираемое уплотнительное покрытие (рабочая температура до 450οС)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA77888U (ru) * 2012-10-01 2013-02-25 Павел Анатольевич Козуб Способ получения композиционного материала на основе никеля и гексагонального нитрида бора
CN103060614A (zh) * 2012-12-08 2013-04-24 沈阳飞机工业（集团）有限公司 一种镍包石墨自润滑复合材料及其应用
CN104152839A (zh) * 2014-07-28 2014-11-19 宁国市开源电力耐磨材料有限公司 一种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层
CN104451614A (zh) * 2014-10-30 2015-03-25 天津大学 镀镍石墨的制备方法及在铜基镀镍石墨复合材料中的应用
CN106001549A (zh) * 2016-05-11 2016-10-12 江油核宝纳米材料有限公司 羰基法镍包石墨的制备方法
CN108277480A (zh) * 2017-10-30 2018-07-13 浙江三元电子科技有限公司 一种石墨镀镍的方法
RU2706999C1 (ru) * 2019-04-29 2019-11-21 Общество с ограниченной ответственностью "Имхотеп" Способ получения композиционного материала на основе никеля и гексагонального нитрида бора

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA77888U (ru) * 2012-10-01 2013-02-25 Павел Анатольевич Козуб Способ получения композиционного материала на основе никеля и гексагонального нитрида бора
CN103060614A (zh) * 2012-12-08 2013-04-24 沈阳飞机工业（集团）有限公司 一种镍包石墨自润滑复合材料及其应用
CN104152839A (zh) * 2014-07-28 2014-11-19 宁国市开源电力耐磨材料有限公司 一种基于钛合金表面热喷涂的镍包石墨涂层
CN104451614A (zh) * 2014-10-30 2015-03-25 天津大学 镀镍石墨的制备方法及在铜基镀镍石墨复合材料中的应用
CN106001549A (zh) * 2016-05-11 2016-10-12 江油核宝纳米材料有限公司 羰基法镍包石墨的制备方法
CN108277480A (zh) * 2017-10-30 2018-07-13 浙江三元电子科技有限公司 一种石墨镀镍的方法
RU2706999C1 (ru) * 2019-04-29 2019-11-21 Общество с ограниченной ответственностью "Имхотеп" Способ получения композиционного материала на основе никеля и гексагонального нитрида бора

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113059155A (zh) * 2021-03-22 2021-07-02 东北大学 一种导电硅胶用镍包石墨复合粉体材料的制备方法
RU2787192C1 (ru) * 2022-06-27 2022-12-29 Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") Истираемое уплотнительное покрытие (рабочая температура до 450οС)
CN115488332A (zh) * 2022-08-26 2022-12-20 雅安百图高新材料股份有限公司 一种镍包石墨粉及其在电磁屏蔽材料中的应用
CN115488332B (zh) * 2022-08-26 2023-08-18 雅安百图高新材料股份有限公司 一种镍包石墨粉及其在电磁屏蔽材料中的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sharma et al. Friction stir processing of Al6061-SiC-graphite hybrid surface composites
RU2739924C1 (ru) Способ получения композиционного материала на основе никеля и графита
Kim et al. Thermo-mechanical improvement of Inconel 718 using ex situ boron nitride-reinforced composites processed by laser powder bed fusion
Guo et al. Tribological behavior of aluminum/SiC/nickel-coated graphite hybrid composites
CN101273151B (zh) 细粒状多晶磨蚀材料
CN102628138B (zh) 一种含微量钴的无粘结相碳化钨硬质合金及其制备方法
CN108374141B (zh) 一种等离子喷涂制备钛-硅-碳复合涂层的方法
JP5695742B2 (ja) 低摩擦表面被膜及びその製造方法
Li et al. Effect of TiC content on Ni/TiC composites by direct laser fabrication
CN105506613A (zh) 一种高熵合金涂层的制备方法
CN102534277A (zh) 一种粗颗粒及超粗颗粒硬质合金的制备新方法
Jayaseelan et al. Extrusion characterizes of Al/Sic by different manufacturing process
Manjunath et al. Microstructure and wear performance of ECAP processed cast Al–Zn–Mg alloys
Hong et al. In-situ reinforced phase evolution and wear resistance of nickel-based composite coatings fabricated by wide-band laser cladding with Nb addition
RU2706999C1 (ru) Способ получения композиционного материала на основе никеля и гексагонального нитрида бора
CN107914005A (zh) 一种高b耐磨熔焊材料的制备方法
Singh et al. Microwave processed EWAC/SiC based metal matrix composite castings
Omidi et al. Microstructural and tribological properties of nanostructured Al6061-CNT produced by mechanical milling and extrusion
RU2669034C1 (ru) Способ получения изделий из порошкового материала 94WC6Co
Gowon et al. The effects of sintering temperature on the densification of mechanically alloyed W-brass composites
JP6387627B2 (ja) 耐熱亀裂性に優れた炭化タングステン基超硬合金製工具の製造方法
Duriagina et al. The influence of chemical-thermal treatment on granulometric characteristics of titanium sponge powder
RU2794069C1 (ru) Способ получения композиционного порошка на основе карбида титана
Anil et al. Sliding wear reliability studies of inconel 625 components manufactured by direct metal deposition (DMD)
Kumar et al. Effect of reinforcement with metallic, carbon, and ceramic fillers on copper matrix composite physical and mechanical properties