Состав для борирования металлических порошков преимущественно на железной основе

22 1/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СОСТАВ ДЛЯ БОРИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО НА ЖЕЛЕЗНОЙ ОСНОВЕ(71) Заявитель Полоцкий государственный университет(73) Патентообладатель Полоцкий государственный университет(57) Состав для борирования металлических порошков преимущественно на железной основе, содержащий карбид бора, фторид или тетрафторборат металла и парафин при следующем соотношении компонентов,мас.фторид или тетрафторборат металла парафин карбид бора(56) Пантелеенко Ф.И., Любецкий С.Н. Самофлюсующиеся порошки и износостойкие покрытия из них. Обзор. инф. Сер. 55.22.19. Металлические покрытия. - Мн. БЕЛНИИНТИ, 1991. - С. 27.2029660 С 1, 1995. Изобретение относится к порошковой металлургии, частности к химико-термической обработке металлических порошков, и может быть использовано при получении диффузионно-легированных самофлюсующихся порошков (ДЛС порошков) для нанесения износостойких и защитных покрытий на детали машин. Известен состав для борирования 1, содержащий, мас. Борирование металлических порошков в известном составе позволяет получать порошки с достаточным содержанием бора, однако наличие в насыщающем составе буры, температура плавления которой ниже температур борирования, приводит к спеканию смеси обрабатываемого порошка и насыщающего состава. Это предопределяет введение дополнительных операций размола и очистки получаемых ДЛС порошков и, следовательно, ухудшение их качества вследствие ухудшения текучести и атмосферной коррозионной стойкости. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и положительному эффекту является состав для борирования 2, содержащий, мас.фтористый натрий 1 карбид бора 99. Металлические порошки, борированные в этом составе при температурах диффузионного насыщения в течение 1,5-10 ч, обладают необходимым содержанием бора, о чем свидетельствует их хорошая флюсуемость и высокая твердость наплавленных слоев, но характеризуются при этом высоким коэффициентом текучести и низкой коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, то есть низким качеством. Кроме того,из-за частичного спекания смеси и низкого разрыхляющего воздействия фторидов химико-термическая об 4255 1 работка металлических порошков на железной основе характеризуется низким выходом полезного продукта- 10-25 от общей массы смеси. Задачей данного изобретения является разработка состава для борирования металлических порошков преимущественно на железной основе, позволяющего получать ДЛС порошки на железной основе более высокого качества с меньшим коэффициентом текучести и лучшей коррозионной стойкостью в атмосферных условиях, и, кроме того, увеличить выход полезного продукта при химико-термической обработке порошков. Решение задачи состоит в том, что состав, содержащий карбид бора, фторид или тетрафтороборат металла, дополнительно содержит парафин при следующем соотношении компонентов, мас.фторид или тетрафтороборат металла 1,53,5 парафин 1,53,5 карбид бора остальное. Введение в насыщающий состав парафина позволяет обеспечить улучшение качества порошка за счет улучшения текучести порошка и повышения коррозионной стойкости в атмосферных условиях, а также увеличить производительность химико-термической обработки металлических порошков. Сущность заявляемого изобретения поясняется примерами 113. Борирование в известных и предлагаемых составах осуществлялось при 920 С в течение 2 ч в контейнерах из жаростойкой стали с плавким герметизирующим затвором, нагрев осуществлялся в печи СНОЛ 1.6.2.0.0. 8/9-М 1. В качестве насыщаемого использовался порошок ПР-сталь 45 (ТУ 14-1-3551-84) фракции 63-160 мкм. Составы получали следующим образом на дно контейнера помещали фторид или тетрафтороборат металла и парафин, а затем перемешанные карбид бора и насыщаемый порошок. Для оценки спекаемости смеси применялась специальная методика 3, оценивалась устойчивость дисперсионного состава (УДС). В качестве граничного использовалось сито с размером ячейки 200 мкм. Коэффициент УДС рассчитывался по формуле где 1 масса смеси, прошедшей через граничное сито, г М 0 - общая масса смеси в контейнере, г. Флюсуемость порошков оценивалась посредством оплавления в лабораторной печи СУОЛ-0,25.1/12,5 М 1 УХЛ 42 при температуре 1350 С в течение 3 мин. В случае качественного оплавления порошка с появлением характерной стекловидной корочки флюса результату опыта присваивалось значение - 1, в противном случае - 0. Коэффициент флюсуемости оценивался по формуле, где К - результат единичной оценки флюсуемости- число опытов в серии. Для всех опытов -,10. Коррозионные испытания обработанных порошков проводились в условиях, имитирующих атмосферные в замкнутом объеме при температуре 35-40 С, относительной влажности 85-90 , но без конденсации влаги. Время испытаний для всех опытов составляло 720 ч. Оценка коррозионной стойкости производилась по изменению массы порошка 4. Увеличение массы порошка определялось на аналитических весах АДВ-200 М с точностью 0,1 г и по формулам где 0 - первоначальная масса порошка, г 1 - масса порошка после испытания, г- суммарная условная поверхность порошка, мм 2., где- площадь поверхности усредненной частицы порошка, мм 2- число частиц в порошке массой . 4255 1 где- масса усредненной частицы порошка, г. Для сферических частиц справедливы формулы 213, 6 где- условный средний диаметр частиц порошка, мм- плотность материала порошка, г/мм 3- объем усредненной частицы порошка, мм 3. Перед испытанием порошок насыпали в алундовые лодочки, просушивали, взвешивали и помещали в гидростат. После лодочки просушивали и взвешивали. Коэффициент текучести определялся методом Холлома 5 по формуле где- время истечения порошка, с- радиус выходного отверстия (2,5 мм)- навеска порошка (50 г)2,58. Коэффициентявляется величиной, обратной собственно текучести порошка, и, следовательно, чем он больше, тем хуже текучесть порошка, и, напротив, чем последняя выше, тем меньше значение . Твердость наплавленных покрытий измеряли на приборе ИТ 5015-01 в соответствии с ГОСТ 2999-75. Микроструктуры полученных ДЛС порошков изучались на металлографическом микроскопе МИМ-7. Из данных, приведенных в примерах 113 таблицы, следует, что введение парафина в насыщающий состав для борирования металлических порошков преимущественно на железной основе позволяет снизить коэффициент текучести в 1,151,33 и повысить коррозионную стойкость в атмосферных условиях в 1,762,78,а также повысить выход полезного продукта при химико-термической обработке порошков в 1,22,0. Введение парафина в насыщающий состав является наиболее эффективным в диапазоне 1,53,5 массы. При введении парафина менее 1,5 не наблюдается значительного улучшения качества обработанного порошка и увеличения производительности химико-термической обработки порошка, а при введении более 3,5 к указанному недостатку добавляется снижение насыщающей способности состава вследствие замедляющего воздействия кокса, образующегося при сгорании относительно большого количества парафина. Источники информации 1. Глухов В.П. Боридные покрытия на железе и стали. - Киев Наукова думка, 1970. - С. 210. 2. А. с. СССР 1600152, МПК 5 В 229/16, 1/00. 3. Галин .Г., Ворошнин Л.Г., Востряков В.В. и др. Устойчивость гранулометрического состава насыщающей смеси при химико-термической обработке // Сб. Металлургий. Вып. 23, Мн., 1989. - С. 97-101. 4. Фокин М.Н., Шигалова К.А. Методы коррозионных испытаний металлов. - М. Металлургия, 1986. - С. 80. 5. Диагностика металлических порошков / В.Я. Буланов, Т.В. Долгаль и др. - М. Наука, 1983. - С. 277. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. Твердость наВыход плавленного полезного продукта,слоя,мас.