WO2022125052A1 - Способ изготовления самосмазываемого инструментального материала - Google Patents

Способ изготовления самосмазываемого инструментального материала Download PDF

Info

Publication number
WO2022125052A1
WO2022125052A1 PCT/UA2021/000015 UA2021000015W WO2022125052A1 WO 2022125052 A1 WO2022125052 A1 WO 2022125052A1 UA 2021000015 W UA2021000015 W UA 2021000015W WO 2022125052 A1 WO2022125052 A1 WO 2022125052A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solid lubricant
self
manufacturing
compound
refractory compound
Prior art date
Application number
PCT/UA2021/000015
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2022125052A4 (ru
Inventor
Юрий Федорович БОКИЙ
Original Assignee
Юрий Федорович БОКИЙ
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 Юрий Федорович БОКИЙ filed Critical Юрий Федорович БОКИЙ
Priority to DE112021006353.7T priority Critical patent/DE112021006353T5/de
Publication of WO2022125052A1 publication Critical patent/WO2022125052A1/ru
Publication of WO2022125052A4 publication Critical patent/WO2022125052A4/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • C22C33/0292Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with more than 5% preformed carbides, nitrides or borides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/02Making ferrous alloys by powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to powder metallurgy, in particular to methods for manufacturing self-lubricating tool material, and can be used in the manufacture of wear-resistant tools and parts.
  • the disadvantage of the known method lies in the fact that in the process of preparing a mixture of components, agglomerates of stuck together particles of a refractory compound are formed, that is, the components of the mixture are distributed unevenly and during further sintering, separate areas with melting, shrinkage cavities, friability are formed in the material.
  • the tool material produced using the known method has an uneven structure and a high coefficient of friction; in general, wear resistance is reduced and the tribotechnical and operational properties of the material obtained are deteriorated.
  • the technical objective of the present invention is to create such a method for the manufacture of self-lubricated tool material, the use of which would make it possible to increase the wear resistance and improve the tribological and operational properties of the material obtained by this method.
  • a mixture of solid lubricant and a refractory compound is preliminarily prepared by mixing a solid lubricant with a refractory compound with the possibility of their simultaneous grinding, the prepared mixture is mixed with tool steel powder, with the following ratio of components, May. %:
  • At least one compound from the group including hexagonal boron nitride, molybdenum disulfide, tungsten disulfide is used as a solid lubricant, and at least one compound from the group including carbides, nitrides, borides, oxides is used as a refractory compound.
  • the particles of the refractory compound are enveloped by solid lubricant particles, as a result of which the adhesion of particles decreases, the process of filling voids is facilitated and more efficient, which, upon further mixing with tool powder, steel leads to a uniform distribution of particles of a refractory compound and a solid lubricant in the structure of the material, as a result of which the material obtained by this method has a uniform structure, its coefficient of friction decreases, and its tribological, wear-resistant and operational properties are generally improved.
  • Adding a refractory compound in an amount of less than 5 May. % leads to the fact that an insufficient number of particles of a refractory compound is unevenly distributed in an excessive amount of solid lubricant for it, the mixture and the material made from it later become inhomogeneous, wear resistance decreases material as a whole, and the addition of a refractory compound in an amount of more than 30 May. % leads to the fact that the lubricant becomes insufficient to lubricate the increased number of particles of the refractory compound, due to which the friction coefficient does not decrease, the distribution of particles in the mixture becomes uneven, which generally leads to a deterioration in the tribological, wear-resistant and operational properties of the finished material.
  • At least one compound from the group including hexagonal boron nitride, molybdenum disulfide, tungsten disulfide is used, since it is these compounds that exhibit the best lubricating properties in combination with a refractory compound, which is usually used as at least one compound from the group that includes carbides, nitrides, borides, oxides.
  • the use of the proposed method for manufacturing a self-lubricated tool material makes it possible to increase the wear resistance and improve the tribological and operational properties of the material obtained by this method.
  • the steel powder is ground in a continuous jet mill.
  • Titanium carbide powder as a refractory compound selected from the group consisting of carbides, nitrides, borides, oxides is pulverized in a vibrating mill.
  • molybdenum disulfide as a solid lubricant, selected primarily from the group consisting of hexagonal boron nitride, molybdenum disulfide, tungsten disulfide, and May 20.
  • % crushed titanium carbide as a refractory compound selected from the group consisting of carbides, nitrides, borides, oxides.
  • the premixing of molybdenum disulfide as a solid lubricant with titanium carbide as a refractory compound results in plasticity and mobility being added to the latter by predistribution of molybdenum disulfide in titanium carbide.
  • titanium carbide and molybdenum disulfide it is possible to grind titanium carbide and molybdenum disulfide simultaneously with their mixing. This increases the number of particles of titanium carbide and molybdenum disulfide and, accordingly, their specific surface area, and hence the lubricating surface area, which improves and accelerates the lubrication of titanium carbide with molybdenum disulfide.
  • this pre-prepared mixture to the steel powder, the agglomeration of the particles of the mixed materials is eliminated, the distribution of the mixture between the particles of the steel component is improved, resulting in a more uniform material structure, the friction coefficient decreases, and as a result, the tribological properties of the material improve.
  • the capsules are sintered in a gasostat under a pressure of 160 MPa at a temperature of 1140 °C for 1.5 hours.
  • the capsules are heated to a temperature of ISO °C (sintered) and hot pressed (extrusion) is carried out on a hot extrusion press with a degree of deformation of 90%.
  • the self-lubricated tool material obtained by the proposed method has a uniform structure and a low coefficient of friction, due to which wear is reduced in the manufacture of tools and parts, heating of the tool and its softening are reduced, and the service life of the tool and parts is increased.
  • the use of the proposed method for manufacturing a self-lubricated tool material makes it possible to increase the wear resistance and improve the tribological and operational properties of the material obtained by this method.
  • the claimed method of manufacturing a self-lubricating tool material is effective in use and can be widely used in industry, in the case of the manufacture of wear-resistant tools and parts, in particular cutting, stamping and deforming tools and machine building parts.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Abstract

Способ изготовления самосмазываемого инструментального материала, включающий измельчение, смешивание, прессование и спекание. Согласно изобретению, предварительно готовят смесь твердой смазки и тугоплавкого соединения смешиванием твердой смазки с тугоплавким соединением с возможностью их одновременного измельчения, подготовленную смесь смешивают с порошком инструментальной стали при следующем соотношении компонентов, мас. %: твердая смазка - 0,15-1; тугоплавкое соединение - 5-30; порошок инструментальной стали - остальное.

Description

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ САМОСМАЗЫВАЕМОГО ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МАТЕРИАЛА
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления самосмазываемого инструментального материала, и может быть использовано при производстве износостойких инструментов и деталей.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ изготовления инструментального материала, включающий измельчение, смешивание, прессование и спекание (Авторское свидетельство на изобретение СССР № SU 1280908 «Композиционный спеченный материал на основе инструментальной стали» от 1985 г, МПК С22С 33/02).
Недостаток известного способа заключается в том, что в способе в процессе приготовления смеси компонентов образуются агломераты слипшихся частиц тугоплавкого соединения, то есть компоненты смеси распределяются неравномерно и при дальнейшем спекании в материале образуются отдельные участки с оплавлением, усадочные раковины, рыхлости.
Изготовленный с применением известного способа инструментальный материал вследствие этого имеет неравномерную структуру и высокий коэффициент трения, в целом снижаются износостойкие и ухудшаются триботехнические и эксплуатационные свойства полученного материала.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание такого способа изготовления самосмазываемого инструментального материала, применение которого позволило бы повысить износостойкие и улучшить триботехнические и эксплуатационные свойства полученного этим способом материала.
Поставленная техническая задача решается тем, что в способе изготовления самосмазываемого инструментального материала, включающего измельчение, смешивание, прессование и спекание, согласно изобретению, предварительно готовят смесь твердой смазки и тугоплавкого соединения смешиванием твердой смазки с тугоплавким соединением с возможностью их одновременного измельчения, подготовленную смесь смешивают с порошком инструментальной стали, при следующем соотношении компонентов, мае. %:
- твердая смазка - 0,15-1;
- тугоплавкое соединение - 5-30;
- порошок инструментальной стали - остальное.
При этом в качестве твердой смазки используют по меньшей мере одно соединение из группы, включающей гексагональный нитрид бора, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, а в качестве тугоплавкого соединения используют по меньшей мере одно соединение из группы, включающей карбиды, нитриды, бориды, оксиды.
При предварительной подготовке смеси твердой смазки и тугоплавкого соединения смешиванием твердой смазки с тугоплавким соединением с возможностью их одновременного измельчения происходит обволакивание частиц тугоплавкого соединения частицами твердой смазки, вследствие чего уменьшается слипание частиц, облегчается и эффективнее происходит процесс заполнения пустот, что при дальнейшем смешивании с порошком инструментальной стали приводит к равномерному распределению частиц тугоплавкого соединения и твердой смазки в структуре материала, в результате чего полученный данным способом материал имеет однородную структуру, уменьшается его коэффициент трения, в целом улучшаются его триботехнические, износостойкие и эксплуатационные свойства.
Возможность одновременного со смешиванием измельчения тугоплавкого соединения и твердой смазки при этом позволяет достичь однородности и снижения коэффициента трения материала быстрее из-за увеличения количества и удельной поверхности частиц тугоплавкого соединения и твердой смазки для более эффективного смазывания.
Добавление тугоплавкого соединения в количестве менее 5 мае. % приводит к тому, что недостаточное количество частиц тугоплавкого соединения неравномерно распределяется в излишнем для него количестве твердой смазки, смесь и изготовленный в дальнейшем из нее материал становится неоднородным, снижается износостойкость материала в целом, а добавление тугоплавкого соединения в количестве более 30 мае. % приводит к тому, что смазки становится недостаточно для смазывания увеличенного количества частиц тугоплавкого соединения, из-за чего не происходит уменьшения коэффициента трения, распределение частиц в смеси становится неравномерным, что в целом приводит к ухудшению триботехнических, износостойких и эксплуатационных свойств готового материала.
В качестве твердой смазки используют, не ограничиваясь, по меньшей мере одно соединение из группы, включающей гексагональный нитрид бора, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, поскольку именно эти соединения проявляют лучшие смазочные свойства в сочетании с тугоплавким соединением, в качестве которого обычно используют по меньшей мере одно соединение из группы, которая включает карбиды, нитриды, бориды, оксиды.
Именно последние соединения имеют оптимальные свойства по отношению к стали - высокая твердость, не изменяют свойства при спекании, хорошо спекаются со сталью.
Таким образом, применение предложенного способа изготовления самосмазываемого инструментального материала позволяет повысить износостойкие и улучшить триботехнические и эксплуатационные свойства полученного этим способом материала.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием его выполнения на конкретном примере.
Порошок стали измельчают в струйной мельнице непрерывного действия.
Порошок карбида титана в качестве тугоплавкого соединения, выбранного из группы, включающей карбиды, нитриды, бориды, оксиды, измельчают в вибрационной мельнице.
К измельченному порошку стали добавляют смесь, предварительно образованную размешиванием 0,6 масс. % дисульфида молибдена в качестве твердой смазки, выбранной преимущественно из группы, включающей гексагональный нитрид бора, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама, и 20 мае. % измельченного карбида титана в качестве тугоплавкого соединения, выбранного из группы, включающей карбиды, нитриды, бориды, оксиды. Предварительное размешивание дисульфида молибдена в качестве твердой смазки с карбидом титана в качестве тугоплавкого соединения приводит к тому, что за счет предварительного распределения дисульфида молибдена в карбиде титана последнему добавляются пластичные свойства и подвижность.
В качестве примера, возможно измельчение карбида титана и дисульфида молибдена одновременно с их размешиванием. При этом увеличивается количество частиц карбида титана и дисульфида молибдена и, соответственно, их удельная поверхность, а следовательно и площадь смазочной поверхности, что улучшает и ускоряет смазывание карбида титана дисульфидом молибдена.
Таким образом, при дальнейшем добавлении этой предварительно подготовленной смеси к порошку стали устраняется агломерация частиц смешиваемых материалов, улучшается распределение смеси между частицами стальной составляющей, в результате чего получается более равномерная структура материала, уменьшается коэффициент трения, и как следствие улучшаются триботехнические свойства материала.
Полученную таким образом смесь далее загружают в капсулы, которые герметизируют.
Далее в качестве примера капсулы спекают в газостате под давлением 160 МПа при температуре 1140 °C в течение 1,5 ч.
В качестве другого примера, капсулы после герметизации нагревают до температуры ИЗО °C (спекают) и осуществляют горячее прессование (экструзию) на прессе горячей экструзии со степенью деформации 90%.
После этого полученный композиционный материал извлекают из капсул.
Полученный предложенным способом самосмазываемый инструментальный материал имеет однородную структуру и низкий коэффициент трения, за счет чего при изготовлении инструментов и деталей уменьшается износ, снижается нагрев инструмента и его разупрочнение, увеличивается срок эксплуатации инструмента и деталей.
В целом применение предложенного способа изготовления самосмазываемого инструментального материала позволяет повысить износостойкие и улучшить триботехнические и эксплуатационные свойства полученного этим способом материала.
Заявленный способ изготовления самосмазываемого инструментального материала является эффективным в использовании и может найти широкое применение в промышленности, в том случае при изготовлении износостойких инструментов и деталей, в частности режущего, штампового и деформирующего инструмента и деталей машиностроения .

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ изготовления самосмазываемого инструментального материала, включающий измельчение, смешивание, прессование и спекание, отличающийся тем, что предварительно готовят смесь твердой смазки и тугоплавкого соединения смешиванием твердой смазки с тугоплавким соединением с возможностью их одновременного измельчения, подготовленную смесь смешивают с порошком инструментальной стали, при следующем соотношении компонентов, мае. %:
- твердая смазка - 0,15-1; тугоплавкое соединение - 5-30;
- порошок инструментальной стали - остальное.
2. Способ изготовления самосмазываемого инструментального материала по п. 1, отличающийся тем, что в качестве твердой смазки используют по меньшей мере одно соединение из группы, включающей гексагональный нитрид бора, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама.
3. Способ изготовления самосмазываемого инструментального материала по п. 1, отличающийся тем, что в качестве тугоплавкого соединения используют по меньшей мере одно соединение из группы, включающей карбиды, нитриды, бориды, оксиды.
5
PCT/UA2021/000015 2020-12-09 2021-02-11 Способ изготовления самосмазываемого инструментального материала WO2022125052A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112021006353.7T DE112021006353T5 (de) 2020-12-09 2021-02-11 Verfahren zur Herstellung eines selbstschmierenden Werkzeugmaterials

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA202007889A UA125868C2 (uk) 2020-12-09 2020-12-09 Спосіб виготовлення самозмащувального інструментального матеріалу
UAA202007889 2020-12-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2022125052A1 true WO2022125052A1 (ru) 2022-06-16
WO2022125052A4 WO2022125052A4 (ru) 2022-08-04

Family

ID=81974581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2021/000015 WO2022125052A1 (ru) 2020-12-09 2021-02-11 Способ изготовления самосмазываемого инструментального материала

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE112021006353T5 (ru)
UA (1) UA125868C2 (ru)
WO (1) WO2022125052A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0719608A2 (en) * 1994-12-28 1996-07-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Self-lubricating composite powder alloy
JP2001032001A (ja) * 1999-07-19 2001-02-06 Daido Steel Co Ltd 自己潤滑性金属およびその製造方法
RU2320739C2 (ru) * 2002-06-14 2008-03-27 Снекма Моторс Плотный самосмазывающийся материал, способ его получения и механическое изделие из этого материала
CN111992706A (zh) * 2020-08-26 2020-11-27 昆明理工大学 一种跨尺度自润滑颗粒增强钢基复合材料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0719608A2 (en) * 1994-12-28 1996-07-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Self-lubricating composite powder alloy
JP2001032001A (ja) * 1999-07-19 2001-02-06 Daido Steel Co Ltd 自己潤滑性金属およびその製造方法
RU2320739C2 (ru) * 2002-06-14 2008-03-27 Снекма Моторс Плотный самосмазывающийся материал, способ его получения и механическое изделие из этого материала
CN111992706A (zh) * 2020-08-26 2020-11-27 昆明理工大学 一种跨尺度自润滑颗粒增强钢基复合材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MAHATHANABODEE, SITHIPONG ET AL.: "Dry sliding wear behavior of SS316L composites containing h-BN and MoS2 solid lubricants", WEAR, vol. 316, no. 1-2, 2014, pages 37 - 48, XP028851939 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE112021006353T5 (de) 2023-09-14
WO2022125052A4 (ru) 2022-08-04
UA125868C2 (uk) 2022-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110494579A (zh) 烧结的聚晶立方氮化硼材料
CN110387496B (zh) 一种表层无TiC相的WC-TiC-Co基梯度硬质合金及其制备方法
KR101363968B1 (ko) 다금속 분말 및 그로부터 생산된 소결 컴포넌트
EP1751076B1 (de) Verfahren zur herstellung von metall-keramik-verbundwerkstoffen
CN108342633A (zh) 胎体组合物、采用该组合物的金刚石节块及其制备方法
CN101543893A (zh) 使用超硬微观颗粒的刀片
KR980008370A (ko) 내열 크래킹 및 내마모성이 증가된 열간 압연용 롤
WO2022125052A1 (ru) Способ изготовления самосмазываемого инструментального материала
US2076952A (en) Production of hard metal alloys
JP2005213599A (ja) TiCN基サーメットおよびその製造方法
UA146287U (uk) Спосіб виготовлення самозмащувального інструментального матеріалу
CN114804876B (zh) 一种高耐磨端面密封石墨材料的制备方法
EP0011981B1 (en) Method of manufacturing powder compacts
US2902363A (en) Method of treating powdered metal
GB2383799A (en) Diamond containing cermet
CN111041321A (zh) 一种用于机床导轨的金属陶瓷及其制备工艺
RU2110598C1 (ru) Способ изготовления изделий из спеченного твердосплавного материала
RU2576740C1 (ru) Антифрикционный композиционный материал на основе порошковой меди
JPH1180854A (ja) 銅系焼結摩擦材料およびその製造方法
JPS6157382B2 (ru)
JPH1150183A (ja) 非鉄金属溶湯用複合焼結合金およびその製造方法
RU2693415C1 (ru) Спечённый твёрдый сплав на основе карбида вольфрама и способ его получения
JP2017137533A (ja) 複合焼結体及びその製造方法
JPS6157381B2 (ru)
CN114774730A (zh) 一种可调节硬质合金梯度层的制备方法及其硬质合金柱钉

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21904018

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 112021006353

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21904018

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1