Способ электроискрового легирования

(71) Всесоюзное науобъединение восстановдеталь. Корнеев 461)74, кл. 12 А 241 ОИСКРОВОГО ЛЕ(54) СПОСОБ ЭЛ БКТ 1ГИРОВАНИЯ(57) Изобретение относвом у леги ровд ци юЭИпользОВа но,л 5 подОтоных или чугунньх изде ится к электроискро- .51) и может быть исвки поверхности сталь ий под нанесение оспарооб- восстдиех НуГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Н А ВТОРСКОМ СВИДЕТЕЛЬСТ Изобретение относится к электроискровому легировацию и может быть использовано .ля подготовки поверхности стальных (чугунных) изделий под нанесение основного слоя газотермическим напылением.Цельо изобретения является обеспечениепрочного сцепления нанесенного слоя с ос- ИОННЫМ СЛОЕМ.Цель достигается тем, что используюткомбинированный электрод-инструмент, содержаций никель и алюминий цри соотшении комцоцеГгов (мас.%) 70 - 75 и 30 - 25 соответственно, а процесс ведут при длительности импульса 240 - 300 мкс, энергии в импульсе 0,36 - 0.55 Дж, токе короткого замыкания 100-120 А.Способ осуществляют следующим образом.Изделие подключают к катодному проводу установки для электроискрового легирования и помещают в ванну с жидкимдиэлектриком, например керосином. Затем в ванну вводят электрод-анод, представляющий сооой стержень в виде алюмиИОННОГО СЛОЯ ГаЗОтСРМИЧЕСКЦМ ЦсПГЦИЕМ. Целью изобретения является о)ссцесецие ц)ОчгОГО сцен,1 сци 51 нацСсеНОГО Э 11 1 ц ОсНОВНОГО СГ 1 ОС В. ЭТО,ОСПгсСТС 51 Испо 1 ьзовс 1 НИ- ем эъ.ктрода, вк,ючдюце о циксль и дгк)хиний в соотношении ) 0 - 7 О и 30- -2, мдс с), соответственно. Электрические цардметрь ЭИ 1: длительность импульса 240- - 300 мкс, энергия В ихну.ьсе 0,36 - 0,55 Дж, ток короткок) замыкания 00 - 120 А. Указанцые признаки обеспечивают разложение и частичное восстаноВГение присутстВуюцих на изделии Оксидцых пленок. При этом твердость, химический состав и струк.гура нанесенного слоя обеспеч и Ва к)т диффу)ионное и хи м и чсское взаимодействие с основным слоех и прочное с цим сцепление. нця, покрытого пиклевой ооолочкои, с заданным соотношением указанных компонентов. Поверхность из,елин по;Вергдк)т электроискровой обработке, поддерживая следук)- щие электрические параметры: длительность импульса 240 -300 мкс, эцсрпя и импульсе О 36 - О 55 ж, ток короткого замыкания 100 - 20 А. Электро-ицстрххецт перемещают цо поверхности ручцьм манипулятором с непрерывным касанием обрабатываемой поверхности со скоростью 2 -5 мм 1 с В ЗаВИСИЪОСТП ОТ Дис 1 МЕТР с Э,ЕКТРОДа. В процессе легирования происходит плавление и испарение оксидного слоя на поверхности изделия. Одновременно в зоне разряда происходит разложение керосина и внедрение в поверхностный слой углерода, процентное содержа ше которого при указа иных параметрах импульсов цах),Ится в пределах оптимального для данного процесса(0,35 - 0,50% ) .В резульгате переведенный вразное состояние оксцд частичнонавливдется углеродом с образован1523зырьков, заполненных окисью углерода СО, нерастворимой в металле, выделяющихся в окружающую среду, и частично рассеиваются в жидком диэлектрике, Одновременно происходит легирование поверхности с образованием слоя преимущественно из фаз МзА и ллА в соотношении 5:1, прочность сцепления которого с подложкой близка к когезионной прочности самой подложки, При этом образовавшийся слой непроницаем для диффузии углерода к поверхности, где последний мог бы препятство вать диффузионному и химическому взаимодействию с материалом напыляемого впоследствии газотермического покрытия. Излишки углерода диффундируют вглубь поверхности изделия на глубину 100 - 120 мкм. Всплывающие в микрованне пузырьки окиси углерода частично выводятся в окружающую среду, частично остаются в переходном слое в виде сетки пор размером 5 - 10 мкм, которые резко снижают теплопроводность слоя и, следовательно, увеличивают температуру в контакте при последующем газотермическом напылении основного слоя. При заданных предлагаемым способом условиях формируется слой с шероховатостью 65 - 95 мкм (оптимальной с точки зрения адгезии газотермического покрытия), микротвердостью 270 кГ/мм и высокой плотностью дислокаций и вакансий. Кроме того, благодаря заданному соотношению никеля и алюминия в переходном слое незначителен уровень остаточных напряжений, не превышающий 2 - 5 кГ/мм. Перечисленные свойства переходного слоя обеспечивают благоприятные условия для первичного схватывания, химического и диффузионного взаимодействия с напыляемым впоследствиии газотермическим покрытием. По окончании процесса легирования изделие1542 оставляют в ванне с керосином. При отсутствии воздуха не происходит окисления, а время пребывания детали на воздухе перед напылением сводится к минимуму. При этом 5 скорость роста оксидного слоя уменьшаетсяв 100 - 150 раз по сравнению с чисто никелевым покрытием.При данном соотношении никеля и алюминия в процессе окисления на воздухе образуется шпинельная защитная фаза М 1 О-АЬОз в виде пленки толщиной 20 А, обладающая повышенной хрупкостью и отслаивающаяся в виде чешуек при ударе напыляемых частиц на подложку. При изменении соотношения никеля и алюминия 5 на поверхности переходного слоя вместошпинели %о-А 120 з формируются плотно сцепленные с поверхностью аморфные оксиды, устойчивые при ударе напыляемых частиц на подложку и затрудняющие хими 20ческое и диффузионное взаимодействие. Формула изобретения Способ электроискрового леги рован и яэлектродом-инструментом, содержащим ни кель, осуществляемый в среде жидкого диэлектрика при питании импульсным током, отличающийся тем, что, с целью обеспечения прочности сцепления нанесенного слоя со слоем, наносимым методом газотермического напыления, процесс ведут электро дом-инструментом, дополнительно содержащим алюминий, при следующем соотношении компонентов, мас.Я;НикельАлюминий 70 - 75 30 - 25 35 а электрические режимы выбирают из диапазонов: длительность импульса 240 - 300 мкс; энергия в импульсе 0,36 - 0,55 Дж; ток короткого замыкания 100 - 120 А.Составитель И. КомароваРедактор 7 л. Лежнина Техред И. Верес Корректор В. КабанийЗаказ 6777/13 Тираж 894 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, О