SU1646677A1 - Способ изготовлени спеченных изделий из металлических порошков - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к порошковой металлургии, в частности к способам изготовлени  спеченных изделий из металлических порошков с покрыти ми. Цель - повышение качества изделий. Способ включает приготовление шихты, прессование,спекание , насыщение приповерхностного сло  прессовок плазмой в вакууме при напр жении на прессовках 2000 - 2500 В и нанесение покрыти  при напр жении 150-300 В. При этом покрытие возможно наносить в среде рабочего га а при давлении 1,33-10 - 1,33-10 Па. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

3

(Л

Изобретение относитс  к порошковой металлургии, в частности к способам изготовлени  порошков с покрыти ми .

Цель изобретени  - повышение качества изделий.

Сущность способа заключаетс  в термомеханическом воздействии на материал прессовки ионизированного, высокоэнергетичного потока частиц рабочего материала, при этом в вакууме происходит нагрев прессовок дл  спекани , насыщение (ионное легирование ) частицами плазмы приповерхностного сло  прессовок и нанесение покрыти  в зависимости от вида либо в вакууме, либо в среде рабочего газа.

Термомеханическое воздействие наиболее эффективно в вакууме,поскольку энерги  плазмы не затрачиваетс  и не рассеиваетс  от столкновени  частиц плазмы (ионов) с частицами рабочих газов.

Осаждение ионов на поверхности прессовки в вакууме образует простые, а при напуске рабочего газа и сложного состава покрыти , удовлетвор ющие эксплуатационные требовани  к порошковым детал м (упрочн ющие,антикоррозионные , декоративные, жаростойкие и другие покрыти ). При этом можно управл ть параметрами покрыти  (плотность, состав,структура, толщина, микротвердость), а также получать многослойные композиционные покрыти .

Плазменную обработку спрессованного издели  осуществл ют в две стадии . Спекание и насыщение приповерхностного сло  осуществл ют при напр жении на прессовках 2000-2500 В, а нанесение покрыти  провод т при напр жении 150-300 В.

о

4ь ОЭ О5 vl 1

Подать напр жение на прессовки более 2500 В не позвол ют характеристики высоковольтного источника питани .

При подаче напр жени  на прессовки ниже 2000 В большое количество ионов в плазменном потоке имеет энергию ниже необходимой дл  реали- ,зации процесса насыщени , что отрица тельно сказываетс  на свойствах издели  (недостаточна  концентраци  насыщени  ).

Процесс конденсации покрыти  характеризуетс  более низкими энерги - ми (пор дка 20-40 эВ), чем процесс насыщени .

При подаче на прессовки напр жени  выше 300 В покрытие получаетс  недостаточной плотности в св зи с тем, что нар ду с конденсацией идет процесс распылени  поверхности,что также снижает и производительность процесса.

Температура изделий определ етс  энергией частиц плазменного потока, т.е. величиной напр жени . Поэтому снижение при нанесении покрыти  напр жени  ниже 150 В приводит к уменьшению температуры издели , что, в свою очередь, снижает качество покрыти  и его адгезию к поверхности.

Следовательно, при подаче напр жени  в интервале 150-300 В обеспечиваетс  поддержание температуры в пределах 400-500°С и реализуетс  процесс получени  качественного покрыти  с хорошей адгезией, удовлетвор ющей услови м работы изделий.

Дл  получени  покрытий сложного состава на поверхности прессовок в рабочую камеру напускают газ (например , дл  получени  нитридов азот) При превышении давлени  1, Па получаютс  покрыти  с низкой микро- твердостью.

При снижении давлени  рабочего газа ниже ЗЗЧО Па также наблюдаетс  снижение микротвердости покрыти , что ухудшает износостойкость издели .

Пример I. Изготавливают детали магнитопровод с размерами 0 80 х ф 27 х 8 мм. Технологические операции осуществл ют в следующем пор дке. Готов т шихту из порошка марки ПЖРВЗ механическим смешиванием его сО,3-0,4 мас.% стеарата цинка. Пресссуют детали на прессе модели

Д2430Б,оснащенном сферодвижным прес сователем модели СМ-100. Параметры процесса прессовани :

Усилие прессовани , тс 50

Угол наклона пуансона,

град2

Количество качаний

пуансона, ,3

Врем  выдержки пид

давлением, с5-7

Плотность прессовок 7,0-7,2 г

/см3.

Прессовки помещают в вакуумную камеру установки Пуск, располага  их напротив плазменных ускорителей перпендикул рно потоку плазмы.

Камеру вакуумируют до давлени  I ,.

Подают питание на плазменные ускорители и высоковольтный источник. Потоком плазмы (при напр жении на прессовках 2-2,5 кЗ) нагревают издели  до 1160-1200°С и выдерживают в течение 1 ч. Одновременно со спеканием провод т легирование приповерхностного сло  ионами никел  (материа катода). По окончании выдержки снижают потенциал на издели х до 150 - 300 В, этим осуществл ют конденсацию ионов никел  на поверхности изделий.

Толщину никелевого покрыти  регулируют выдержкой при t e 400-500 С в течение 20-60 мин. После окончани  процесса готовые издели  выгружают из камеры.

Металлографический анализ показал что толщина приповерхностного сло , легированного никелем, 12-15 мкм.

Толщина никелевого покрыти  6 - 9 мкм.

3 таблице приведены параметры магнитных цепей,собранных из магнито проводов, изготовленных по известному и предложенному способам л

у

Намагничивание систем при напр женности магнитного пол  0,8 Тл. Замеры магнитной индукции при помощи дифференциальной измерительной катушки и мноливеберметра.

П р и м е р 2. Изготавливают детали штамповкой оснастки с размерами 80 х ф 50 х 10 мм. Технологические операции осуществл ют в следующем пор дке. Готов т шихту из порошка быстрорежущей стали марки Р6М5 механическим смешиванием с О,25% углерода в виде свободного графита.

Прессование осуществл ют на прессе модели ДБ2432, оснащенном сфсро- цвижным прессователем модели (ТМ-1 0.

Параметры процесса прессованси.

Усилие прессовани , тс 80

Угол наклона пуансона , град.3

Количество качаний , ,3

Врем  выдержки под

давлением, с5-7

Плотность прессовок7,2 и

7,4 г/см .

Прессовки помещают в вакуумную камеру установки Пуск, располага  их напротив ускорителей перпендикул рно потоку плазмы. Камеру вакууми- руют до давлени  1,33-10 Па.

Подают питание на плазменные у-ко рители и высоковольтный источник. Потоком плазмы (при напр жении на прессовках 2-2,5 кВ) нагревают издели  до 1200 - 1240°С и выдерживают в течение 1 ч.

Одновременно со спеканием провод т легирование приповерхностного сло  ионами титана (материал катода) По окончании выдержки снижают потенциал на издели х до 150-300 В и подают в камеру азот.

При этом на поверхность изделий нанос т сложное покрытие из нитридов титана.

Давление азота в камере поддерживают в пределах 1,33x10- 1,ЗЗх10 2П Толщину покрыти  регулируют выдержко при t « 400-500°С в течение 20-60 мин После окончани  процесса готовые издели  выгружают из камеры.

Металлографический анализ показал , что толщина приповерхностного сло  легированного титана 10-12 мкм, в слое присутствует карбид титана

TiC, р.чичер черен карбида титана ц:. мкм, (1 I 200 кг/мм2, толщина покрыти , состо щего из нитрида титана, 8-10 мкм, И, 2000 - 2300 кг/ммг.

Стойкость штампованного инструмента в сравнении с инструментом, изготовленным по известному способу, увеличиваетс  в 2 раза. При предложенном способе технологические возможности расшир ютс  за счет легировани  приповерхностного сло  издели  различными легирующими элементами в широком диапазоне кон- 5 центраций независимо от предельной растворимости того или иного элемента в материале прессовок (термомеханическое легирование). Предложенный способ также позвол ет наносить 0 различные сложные композиционные покрыти  с различными свойствами (плотность , состав, структура, толщина, микротвердость, жаростойкость, износостойкость и др.).

5 Эти же признаки привод т к повышению качества изделий за счет увеличени  стойкости, прочности сцеплени  покрыти  с основой, повышени  эксплуатационных свойств покрытий. 0

Claims (2)

1.Способ изготовлени  спеченных изделий из металлических порошков на железной основе, включающий приготовление шихты, прессование, спекание

с одновременным насыщением прицоверх- ностного сло  прессовок легирующими компонентами, нанесение покрыти , отличающийс  тем,что, с

д целью повышени  качества изделий, спекание, насыщение приповерхностного сло  и нанесение покрыти  осуществл ют плазмой в вакууме, при этом спекание и насыщение приповерхност5 ного сло  осуществл ют при напр жении на прессовках 2000 - 2500 В, а нанесение покрыти  провод т при напр жении 150 - 300 В.

2.Способ поп.1, отличаю- 0 к и и с   тем, что нанесение покрыти  осуществл ют в среде рабочего

5

газа при давлении 1,33 х 10 - 1,33 х 1СГ4Па.

и