Способ получения порошковых покрытий

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ ПОКРЫТИЙ(71) Заявители Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси, Открытое акционерное общество Гомельобои(73) Патентообладатели Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси, Открытое акционерное общество Гомельобои(57) Способ получения порошковых покрытий, включающий нанесение на поверхность металлической основы слоя желеобразного флюса, затем слоя металлического порошка, предварительно высушенного до влажности 34 , припекание его к основе при помощи роликовых электродов с использованием импульсов переменного электрического тока, длительность которых составляет 0,7-0,8 периода синусоиды, а пауза между ними составляет 0,2-0,3 периода синусоиды, отличающийся тем, что при нанесении слоя желеобразного флюса металлическую основу нагревают до 70-90 , а нанесенный слой желеобразного флюса прогревают до 100-120 . Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам получения покрытий из металлических порошковых материалов путем припекания. Известен способ получения покрытий из металлического порошка, включающий нанесение металлического порошка на поверхность подложки и его припекание при помощи двух роликовых электродов, через которые пропускают электрический ток и одновременно прикладывают давление 1. Недостатками способа являются невысокие физико-механические характеристики покрытия. Наиболее близким к изобретению по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения непрерывных покрытий из металлических порошковых материалов, включающий предварительное нанесение на поверхность металлической основы слоя желеобразного флюса, последующее нанесение слоя из высушенного до влажности 3-4 металлического порошка и припекание его при помощи роликовых электродов, используя импульсы переменного электрического тока, длительность которых составляет 0,7-0,8 периода синусоиды, а длительность паузы между импульсами составляет 0,2-0,3 периода синусоиды 2. Недостатками известного способа являются невысокие механические характеристики покрытия и срок службы. Задача изобретения состоит в увеличении срока службы и улучшении механических характеристик покрытия. Поставленная задача решается тем, что, согласно способу получения порошковых покрытий, включающему предварительное нанесение на поверхность металлической основы слоя желеобразного флюса, последующее нанесение слоя из высушенного до влажности 3-4 металлического порошка и припекание его при помощи роликовых электродов, используя импульсы переменного электрического тока, длительность которых составляет 0,7-0,8 периода синусоиды, а длительность паузы между импульсами составляет 0,2-0,3 периода синусоиды, при нанесении слоя желеобразного флюса металлическую основу нагревают до температуры 70-90 С с последующим прогревом слоя желеобразного флюса до температуры 100-120 С. 3851 1 Решение поставленной задачи обеспечивается за счет повышения адгезионного взаимодействия между покрытием и металлической основой и когезионного взаимодействия между частицами металлического порошкового покрытия. Этому способствует значительное уменьшение площади оксидных пленок на поверхности металлической основы и порошковых частиц и увеличение вследствие этого количества металлических контактов между ними за счет повышения смачивающей способности и активности желеобразного флюса на металлических поверхностях при указанных температурных условиях нагрева металлической основы и прогревания слоя желеобразного флюса. Полученное предложенным способом покрытие по сравнению с покрытием, полученным известным способом, обладает повышенными механическими свойствами и увеличенным сроком службы. В результате анализа научно-технической литературы и патентных источников информации установлено,что техническое решение, заключающееся в предварительном нанесении на поверхность металлической основы слоя желеобразного флюса, последующем нанесении слоя из высушенного до влажности 3-4 металлического порошка и его электроконтактном припекании при помощи роликовых электродов, используя импульсы переменного электрического тока, длительность которых составляет 0,7-0,8 периода синусоиды, а длительность паузы между импульсами составляет 0,2-0,3 периода синусоиды, где при нанесении слоя желеобразного флюса металлическую основу нагревают до температуры 70-90 С, а нанесенный слой желеобразного флюса прогревают до температуры 100-120 С, следствием чего является улучшение механических свойств и увеличение срока службы покрытий, в современной технике отсутствует. Таким образом, эффект от использования заявляемой совокупности отличительных признаков не является известным следствием уже известных свойств объекта изобретения и установлен авторами. Всоответствии с изложенным заявляемое решение отвечает критерию Изобретательский уровень. Изобретение иллюстрируют следующие примеры. Пример 1 (по прототипу). Получают покрытие из металлического порошкового материала методом электроконтактного припекания. В качестве металлической основы используют медную ленту марки ДПРНМ-0,35 х 15 НДМ 3 ГОСТ 1173-77, а в качестве материала покрытия - медный порошок ПМС-1 ГОСТ 4960-75 с размером частиц 50-100 мкм. Нанесение покрытия осуществляют на установке, выполненной на базе машины контактной сварки МШ-3207. На поверхность медной ленты наносят слой желеобразного флюса ПКБ-26 М толщиной 60-70 мкм. С помощью дозатора наносят предварительно высушенный до влажности 3 порошковый материал и формируют слой металлического порошка по толщине. Затем медную ленту с нанесенным и сформированным порошковым слоем помещают между двумя роликовыми электродами диаметром 200 мм и шириной 16 мм, сжимаемыми с помощью пневмоцилиндров, и прокатывают с пропусканием переменного электрического тока частотой 50 Гц в виде импульсов, описываемых неполной синусоидой, длительность которых меньше периода синусоиды и составляет 0,75 ее периода, а длительность паузы составляет 0,25 периода синусоиды, и одновременным прикладыванием давления. В результате осуществляют припекание порошкового слоя к ленте. Необходимую длительность импульса в относительных величинах устанавливают на блоке управления машины контактной сварки МШ-3207. Основные показатели технологического процесса приведены в табл. 1. Таблица 1 Показатели технологического процесса Показатели Количественные характеристики Толщина порошко- Толщина полученного Скорость припеТок, кА вого слоя, мкм покрытия, мкм кания, м/с 0,03 Пример 2. Пример 2 отличается от примера 1 тем, что при нанесении слоя желеобразного флюса металлическую основу нагревают до температуры 70-90 С с последующим прогревом слоя желеобразного флюса до температуры 100-120 С. Для иллюстрации изобретения в табл. 2 приведены способы и параметры технологических процессов, а в табл. 3 и 4 - сравнительные свойства покрытий, полученных из металлических порошковых материалов. Прочность соединения покрытия с металлической основой определяют по ГОСТ 10885-75, прочность покрытия при растяжении - по ГОСТ 1497-73. Как следует из приведенных данных, покрытия, полученные предложенным способом, по сравнению с покрытиями, полученными известным способом, характеризуются повышенными механическими характеристиками и увеличенным сроком службы. Из полученного по предлагаемому способу ленточного материала с припеченным покрытием были изготовлены коллекторные пластины для щеточно-коллекторных пар микроэлектродвигателей типа МП-3-004, а также подшипники скольжения для опор вращающихся валов технологического оборудования ОАО Гомельобои. 2 3851 1 Эксплуатационные испытания, проведенные в ИММС им. В.А. Белого НАНБ, подтвердили высокую эффективность предложенного способа. Таблица 2 Получение порошковых покрытий Способ получения покрытий и параметры технологического процесса Наименование параметров технологиЗапредельческого процесса Запредельные Заявляемые По протоные типу 1 2 3 4 5 6 7 8 1. Температура нагрева металлической основы, С 50 60 65 70 80 90 95 100 2. Температура прогрева слоя желеобразного флюса, С 80 90 95 100 110 120 125 130 Таблица 3 Сравнительные свойства покрытий, полученных из медного порошка ПМС-1 ГОСТ 4960-75 Номера полученных покрытий Прототип 1 2 3 4 5 6 7 8 Характеристики покрытии Прочность соединения. поСрок службы в щеточно-коллекторных крытия с металлической осузлах микроэлектродвигателей, час новой, МПа 124 245-255 129 275-280 131 280-285 135,285-288 143 290-295 145 295-300 142 295-298 132 285-290 128 275-280 Прочность покрытия при растяжении, МПа 65-70 75-80 85-88 85-90 95-98 97-103 95-97 90-95 80-85 Примечание. При определении характеристик были испытаны по 5 образцов покрытий каждого вида и проведена статистическая обработка результатов испытаний Таблица 4 Сравнительные свойства покрытий, полученных из бронзового порошка Характеристики покрытий Номера поПрочность соединения покрылученных по- Срок службы в опорах вращающихПрочность покрытия при растия с металлической основой,крытий тяжении, МПа ся валов, час МПа Прототип 205 255-260 70-75 1 230 270-275 80-85 2 241 280-285 85-88 3 249 285-290 88-91 4 265 295-300 95-100 5 268 300-310 100-105 6 263 290-295 97-100 7 245 285-290 85-90 8 229 275-280 80-85 Примечание. При определении характеристик были испытаны по 5 образцов покрытий каждого вида и проведена статистическая обработка результатов испытаний. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3