Способ изготовления спеченных изделий из металлических порошков

СОЮЭ СОЕЕТСНИХРЕОЪБ ЛИК В 22 Р 3/24, 7/02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ еталЬцСп Юйкольку ется и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОЬРЮЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГМИИ Г 1 ЮТ СИР н д втсоснамм сиидетвытв(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СПЕЧЕННЫХИЗДЕЛИИ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРО 11 КОВ Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления порошков с покрытиями.Цель изобретения - повышение качества изделий.Сущность способа заключается в термомеханическом воздействии на материал прессовки ионизированиого, высокоэнергетичного потока частиц рабочего материала, при этом в ваку ме происходит нагрев прессовок для спекания, насыщение (ионное легирование) частицами плазмы приповерхностного слоя прессовок и нанесение покрытия в зависимости от вида либо в вакууме, либо в среде рабочего газа.Термомеханическое воздействие наиболее эффективно в вакууме,посергия плазмы не затрачиварассеивается от столкнове(57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам изготовления спеченных изделий из металлических порошков с покрытиями. Цель - повышение качестна изделий. Способ включает приготовление шихты, прессование,спекание, насыщение приповерхностного слоя прессонок плазмой в вакууме при напряжении на прессовках 2000 2500 В и нанесение покрытия при напряжении 150-300 В. При этом покрытие возможно наносить в среде рабочего газ при давлении 1,33 101,33 10 Па. 1 з.п. ф-лы, 1 табл. ния частиц плазмы (ионов) с частцами рабочих газон.Осаждение ионов на поверхности прессовки в вакууме образует простые, а при напуске рабочего газа и сложного состава покрытия, удовлетворяющие эксплуатационные требования к порошковым деталям (упрочняющне,антикоррозионные, декоративные, заро- стойкие и другие покрытия). При этом можно управлять параметрами покрытия (плотность, состав, структура,толщина, микротвердость), а такжеполучать многослойные композиционные покрытия.Плазменную обработку спрессованного изделия осуществляют в две стадии. Спекание и насыщение приповерхностного слоя осуществляют при напряжении на прессовках 2000-2500 В, а нанесение покрытия проводят при напряжении 150-300 В.Подать напряжение на прессовкиболее 2500 В не позволяют характеристики высоковольтного источника питания.При подаче напряжения на прессовки ниже 2000 В большое количествоионов в плазменном потоке имеетэнергию ниже необходимой для реали,зации процесса насыщения, что отрицательно сказывается на свойствах изделия (недостаточная концентрация насыщения).Процесс конденсации покры"ия характеризуется более низкими энергиями (порядка 20-40 эВ), чем процесснасыщения,При подаче на прессовки напряжения выше 300 В покрытие получаетсянедостаточной плотности в связи стем, что наряду с конденсацией идетпроцесс распыления поверхности,чтотакже снижает и производительностьпроцесса.Температура изделий определяетсяэнергией частиц плазменного потока,т,е. величиной напряжения. Поэтомуснижение при нанесении покрытия напряжения ниже 150 В приводит к уменьшению температуры изделия, что, всвою очередь, снижает качество покрытия и его адгезию к поверхности.Следовательно, при подаче напряжения в интервале 150-300 В обеспечивается поддержание температуры впределах 400-500 С и реализуетсяпроцесс получения качественного покрытия с хорошей адгеэией, удовлетворяющей условиям работы иэделий.Для получения покрытий сложногосостава на поверхности прессовок врабочую камеру напускают газ (например, для получения нитридов азот).-1При превышении давления 1,33 10 Паполучаются покрытия с низкой микротвердостью.При снижении давления рабочегогаза ниже 1,3310 Па также наблюдается снижение микротвердости покрытия, что ухудшает износостойкостьизделия.П р и м е р 1. Изготавливают детали "магнитопровод" с размерамиф 80 х ф 27 х 8 мм, Технологическиеоперации осуществляют в следующемпорядке. Готовят шихту иэ порошкамарки ПЖРВЗ механическим смешиваниемего с 0,3-0,4 мас.7. стеарата цинка.Пресссуют детали на прессе моделиЛ 2430 Б, оснащенном сферодвижным прессователем модели СМ. Параметры процесса прессонанич;Усилие пр= сования, тс 50Угол наклона пуансона,град 2Количество качанийпуансона, с 1,3Время выдержки п.ддавлением, с 5 - 7Плотность прессовок 7,0-7,2 г/см ,Прессовки помещают в вакуумнуюкамеру установки "Пуск", располагаяих напротив плазменных ускорителейперпендикулярно потоку плазмы.Камеру вакуумируют до давления1,33 х 10 Па,Подают питание на плазменные ускорители и высоковольтный источник,Потоком плазмы (при напряжении напрессовках 2-2,5 кВ) нагревают изделия до 1160-200 С и выдерживают в2. течение 1 ч, Одновременно со спеканием проводят легирование приповерхностного слоя ионами никеля (материалкатода). По окончании выдержки снижают потенциал на изделиях до 150300 В, этим осуществляют конденсациюионов никеля на поверхности изделий,Толщину никелевого покрытия регулируют выдержкой при С400-500 Св течение 20-60 мин. После окончанияпроцесса готовые изделия выгружаютиз камеры.Металлограрический анализ показал,что толщина приповерхностного слоя,легированного никелем, 12-15 мкм.Толщина никелевого покрытия 6 -9 мкм. В таблице приведены параметры магнитных цепей, собранных из магнитопроводов, изготовленных по известному и предложенному способам Способ изготовления Индукция в рабочем зазоре, 50Гс ИзвестныйПредложенный 10500 10920 Намагничивание систем при напряженности магнитного поля 0,8 Тл.ХЗамеры магнитной индукции при помощи дифференциальной измерительнойкатушки и миллинеберметра.1646677 Т 1 С, рва ег1 мкм,рытил, сост8-10 мкм, 1Стойкост 1 О 15 1,320 40 П р и м е р 2. Изготавливают детали штамповкой оснастки с размерами80 х ф 50 х 1 О мм. Технологические операции осуществляют в следующем порядке. Готовят шихту из порошка быстрорежущей стали марки Р 6 М 5 механическим смешиванием с О, 252 углерода в виде свободного граФита.Прессование осуществляют на прессе модели ДБ 2432, оснащенном сфероцвижным прессовагелем модели С 1 ч0,Параметры процесса прессовансн.Усилие прессования, тс 80Угол наклона пуансона, град. 3Количество качаний, сВремя выдержки под давлением, с 5-7Плотность прессовок 7,2 иЭ7,4 г/смПрессовки помещают в вакуумнуюкамеру установки "Пуск", располагая 25их напротив ускорителей перпендикулярно потоку плазмы. Камеру вакуумируют до давления 1,33 10 фПа,Подают питание на плазменного ускорители и высоковольтный источник. 30Потоком плазмы (при напряжении напрессовках 2-2,5 кВ) нагревают иэделия до 1200 - 124 ООС и выдерживаютв течение 1 ч.Одновременно со спеканием проводят легирование приповерхностногослоя ионами титана (материал катода).По окончании выдержки снижают потенциал на изделиях до 150-300 В и подают в камеру азот.При этом на поверхность иэделийнаносят сложное покрытие иэ нитридовтитана.Давление азота в камере поддерживают в пределах 1,33 х 10 1,33 х 10 Па. 45Толщину покрытия регулируют выдержкойопри й400-500 С в течение 20-60 мин.После окончания процесса готовыеизделия выгружают из камеры,Металлографический анализ показал, что толщина приповерхностногослоя легированного титана 10-12 мкм,в слое присутствует карбид титана 6 рен карбида титана д12011 к 1 /мм толщина пок оящего из нитрида титана,2 000 - 2300 к г /мм .ь штампованного инструмента в сравнении с инструментом, изготовленным по известному способу, увеличивается в 2 раза.При предложенном способе технологические возможности расширяются за счет легирования приповерхностного слоя изделия различными легирующими элементами в широком диапазоне концентраций независимо от предельной растворимости того или иного элемента н материале прессовок (термомеханицеское легирование). Предложенный способ также позволяет наносить раэличные сложные композиционные покрытия с различными свойствами (плотность, состав, структура, толщина, микротвердость, жаростойкость, износостойкость и др.).Оти же признаки приводят к повышению качества иэделий эа счет увеличения стойкости, прочности сцепления покрытия с основой, повышения эксплуатационных свойств покрытий. Формула изобретения1. Способ изготовления спеченных изделий иэ металлических порошков на железной основе, включающий приготовление шихты, прессование, спекание с одновременным насыщением прицоверхностного слоя прессовок легирующими компонентами, нанесение покрытия, отличающийся темчто, с целью повышения качества иэделий, спекание, насыщение приповерхностного слоя н нанесение покрытия осуществляют плазмой в вакууме, при этом спекание и насыщение приповерхностного слоя осуществляют прн напрякении на прессовках 2000 - 2500 В, а нанесение покрытия проводят при напряжении 150 - 300 В.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нанесение покрытия осуществляют в среде рабочегоъ 1 газа прн давлении 1,33 х 101,33 х 10 Па.