Способ борирования твердых сплавов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1727950 9) 55 В 22 Р 3/24, 3/ й 0 ЫОЬ," -иЛАГАМ Ю д-, н 1 сцт;"ф ТЕНИ повы- садка 975, М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Днепродзержинский индустриальныйинститут им, М. И. Арсеничева и Днепродзержинское производственное объединение "Приднепровский химический завод"(56) Заявка Франции М 2479267, кл. С 22С 29/00, 02.10.81.Жебко Р. Г. и др. Твердые сплавышенной износостойкости с микроприми бора. - Станки и инструменты, 11, с. 27-28,Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к производству спеченных сплавов с повышенной износостойкостью, и может быть использовано при изготовлении инструмента и деталей машин, работающих в условиях интенсивного изнашивания. Известен способ борирования твердосплавных изделий, по которому поверхностные слои спеченного сплава ЮС - Со подвергают диффузионному насыщению бором в газовой смеси 2 ВСз+ЗН 2+НС при 850 - 925 С в течение нескольких часов, в зависимости от требуемой глубины борированного слоя (20 - 80 мкм), Детали с борированной этим способом поверхностью отличаются повышенной износостойкостью при рабочей температуре до 700 С. Недо(54) СПОСОБ БОРИРОВАНИЯ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ(57) Изобретение относится к порошковой металлургии, Цель изобретения, - снижение температуры спекания и уменьшение склонности к коагуляции карбидной фазы. Перед спеканием порошков карбидов тугоплавких металлов с борсодержащей кобальтовой связкой карбиды сначала плакируют кобальтом, а затем сплавом кобальт - бор, содержащим 0,01-1 мас.% бора, 3 табл. статком способа является небольшая толщина упрочненного борированного слоя.Известен также способ объемного борирования спеченных твердых сплавов, по которому порошок бора, нитрида или карбида 4 бора в количестве 0,01-1 мас,% относи- О тельно массы карбидной фазы смешивают с порошками карбида Мо или другого переходного металла, отличного от И/, а также металлической связки из металлов группы Ее и подвергают последующему спеканию при 1380-1500 С. Недостатком способа являются относительно высокие температуры спекания и склонность к коагуляции карбидной фазы,Наиболее близким к изобретению является способ легирования металлической связки твердых сплавов на основе карбида Ю бором в количестве 0,05-0.5% по отноше 1727950нию к массе кобальтовой связки. В этом способе аморфный элементарный бор всухую смешивают с твердосплавной смесью, после чего пропитывают пластификатором, прессуют и спекают в атмосфере водорода при 1360-1450 С. Микродобавки бора в количестве 0,05 г 0,07 мас. повышают твердость сплавов ВК 6 - ВК 15 на 0,5-1 ед. НЯС и прочность на изгиб на 100 - 170 МПа, Недостатками способа являются необходимость длительного перемешивания компонентов, относительно высокие температуры спекания, потеря прочностных характеристик при концентрации бора свыше 0,07 мас, 6.Цель изобретения - снижение температуры спекания и уменьшение склонности к коагуляции карбидной фазы.Поставленная цель достигается тем, что в способе борирования твердых сплавов, включающем спекание порошков карбидов тугоплавких металлов с борсодержащей кобальтовой связкой, перед спеканием карбиды сначала плакируют кобальтом, а затем сплавом кобальт-бор, содержащим 0,01 - 1 мас. % бора.Способ осуществляется следующим образом, Исходные порошки карбидов плакируют кобальтом методом химического осаждения из водных растворов, содержащих в качестве восстановителя гидразингидрат, а также хлорид или сульфид кобальта и комплексообразователь. Процесс осаждения ведут в щелочной среде при 50 - 55 С. Порошок, покрытый слоем кобальта, извлекают из ванны, промывают дистиллированной водой и загружают в раствор для нанесения борсодержащей оболочки, включающей хлорид или сульфат кобальта, борогидрид натрия или калия, буферную добавку, комплексообразователь и стабилизатор. Процесс ведут в щелочной среде при 90-95 С.Для изменения относительного количества металлической связки М задают различную толщину двухслойной оболочки Ьм, В табл. 1 представлены отношения Ьм к размеру карбидной фазы бк, обеспечивающие достижения заданных значений М при использовании в качестве твердой фазы карбидов циркония, гафния и вольфрама. Содержание бора в связке варьируют путем изменения толщины борсодержащего (Йъ-в) и металлического фсо) слоев оболочки. Значения Ьсо-в/Ьсо, используемые для получения шести уровней концентрации бора в связке, приведены в табл. 2.После завершения процессов химического осаждения композиционный порошок50 ней оболочки из сплава Со 95 В 5-3,6 мин. Получают концентрацию бора в металлической связке 0,5 мас, о. Температура спекания композиционного порошка 1270 С.Полученные предлагаемым способом порошки состоят из твердого ядра - карбида вольфрама, внутренней оболочки иэ чистого кобальга и внешней оболочки иэ сплава Со 9585, Химический состав композиционного порошка соответствует формуле ЯСвЯСо 1-хВх)15, где х - 0,0001+0,01. с двухслойной оболочкой промывают дистиллированной водой и высушивают в сушильном шкафу при 70-80 С. Затемпорошок смешивают с пластификатором,5 прессуют в изделие заданной формы поддавлением 80 - 100 МПа и спекают в вакуумеили атмосфере водорода при 1200 - 1350 С,П р и м е р 1. Исходный порошок карбида вольфрама с размерами основной массы10 карбидных зерен 4 - 6 мкм загружают в ванну для химического кобальтирования следующего состава, г/л: хлорид кобальта 5;гидразингидрат 2; аммиак (25 О-ный) 300 -350 мл/л; трилон Б 2; рН 12 - 14, температура15 ведения процесса 53 С. Скорость процессакобальтирования - 0,04 мкм/мин, времяосаждения для получения оболочки толщиной 0,48 мкм - 12 мин, Порошок извлекаютиз ванны, промывают дистиллированной во 20 дой и загружают в ванну для химическогоосаждения внешней оболочки из сплаваСо - В. Состав ванны, г/л; хлорид кобальта20; борогидрид натрия 1; гидроксид натрия 40; лимоннокислый натрий 100; эти 25 лендиамин 60; хлористый аммоний 10; рН14, температура ванны 60 С. Скоростьосаждения покрытий Со - В с содержанием5 мас. о В 0,013 мкм/мин, время осаждения 0,5 мин. Получают соотношение тол 30 щины борсодержащего и кобальтовогослоев Ьсо-в/Лсо= 0,014, обеспечивающееконцентрацию бора в металлической связке0,07 мас. 06,Процессы химического осаждения ве 35 дут при обьемной концентрации частиц врастворе 0,2 и интенсивном перемешивании ванны,Порошок с двухслойной оболочкой извлекают из ванны, промывают дистиллиро 40 ванной водой и высушивают в термошкафупри 80 С,Высушенный композиционный порошок смешивают с раствором синтетического каучука в бензине, прессуют в иэделия45 заданной формы при 80 МПа и спекают ввакууме при 1330 С в течение 1 ч,П р и м е р 2, В условиях примера 1время осаждения кобальтового покрытиясоставляет 11 мин. а время нанесения внеш1727950 Таблица 1 абл аблица В табл. 3 приведены данные о химическом составе, температуре спекания, механических свойствах и размере зерен карбидной фазы, Как видно из данных табл.3, предлагаемый способ имеет более низкий температурный режим спекания борирования твердых сплавов, обусловленный тем, что температура плавления внешней оболочки из сплава Со - В не превышает 1200 С; уменьшается склонность к росту карбидной фазы при спекании за счет исключения контактного взаимодействия карбидных частиц и сокращения длительности процессов перекристаллизации через жидкую фазу,Кроме того, использование композиционного порошка для производства борированных твердых сплавов позволяет исключить из технологического процесса операцию перемешивания исходных компонентов, длительность которой в известном способе составляет 1-3 сут. Повышение концентрации бора в металлической связке (свыше 1 мас.%) приводитк ухудшению комплекса механических иэксплуатационных свойств вследствие ох 5 рупчивания твердых сплавов. Введение всостав связки бора в количествах менее0,01 мас.онецелесообразно, так как приэтом не происходит заметного упрочненияи снижения температуры спекания твердых10 сплавов,Формула изобретенияСпособ борирования твердых сплавов,включающий спекание порошков карбидовтугоплавких металлов с борсодержащей ко 15 бал ьтовой связкой, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью снижвния температуры спекания и уменьшения склонности к коагуляциикарбидной фазы, перед спеканием карбидысначала плакируют кобальтом, а затем спла 20 вом кобальт-бор, содержащим 0,01 - 1 мас. бора.1727950 Продолжение табл, 3 Составитель Ю, КоковихинТехред М.Моргентал Корректор Н, Ревская Редактор Г. Бельская Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 1364 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5