Способ получения износостойкого покрытия на металлической поверхности
О П И A--"-И - И"Й
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик (11784798
КllATEH,TÓ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 140274 (21) 1999140/22-02 (51)М. Кл. (23) Приоритет — (З2) i 5 ° 0 2 . 7 3
С 23 С 17/00
С 23 С 9/04
Государстаенный комитет
СССР по делам изобретениЙ и открытий (33) СЩА (31) 332987
Опубликовано 3011,80,Бюллетень Йо 44
Дата опубликования описания 301180 (53) УДК 621. 785. .539 (088.8) (72) Авторы изобретения
Иностранцы
Роберт Генри Качик и Артур Джон Пигнокко (аНА) Иностранная фирма иЮСС Инджинирс Энд Консалтантс, Инк" (CBlA ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОИКОГО
ПОКРЫТИЯ HA МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Изобретение относится к области химико-термической обработки металлических иэделий и может быть использовано при получении износостойких покрытий на деталях дробильных ма- 5 шин, башмаков коксовыталкивателей, желобов грохотов, работающих в условиях истирания при 500-890О С.
Известен способ получения износостойкого покрытия на металлической 10 поверхности, предусматривающий воспламенение на поверхности экзотермической смеси, содержащей восстанавливающуюся окись по крайней мере одного металла, образующего основу, и насыщающий компонент, в качестве которого может быть использован бор (13
Недостатком известного способа является то, что борирование прохо- 20 дит на небольшую глубину, поскольку бор в пасте диффундирует в поверх-. ность основы, исключая при этом использование для насыщения бором слоя пасты и его соединение с основной 25 для образования дополнительного упрочняющего покрытия.
Известен также способ получения иэносостойкого покрытия на металлической поверхности, включающий 30
2 нанесение одним слоем на поверхность энерговыделяющей пасты иэ.окиси железа и алюминия в смеси с диффузионно активной борсодержащей составляющей, воспламенение пасты и борирование в процессе горения (2).
Способ позволяет интенсифицировать диффузионные процессы, однако не обеспечивает достаточно высокую износостойкость деталей, работающих в условиях истирания и ударных нагрузок при 500-890оС.
Известный способ является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту.
Целью изобретения является увеличение иэносостойкости при повышен ных температурах.
Для достижения этой цели предложен способ, включакхций нанесение на поверхность энерговыделяющей пасты из окиси железа и алюминия в смеси с диффуэионно активной борсодержащей составляющей, воспламенение пасты и борирование в процессе горения, в котором в качестве борсодержащей составляющей берут одно из соединений, выбранное из группы: ферробор, окись бора, причЕм соединение
7847 38 вводят в пасту из рас.чета 0,9 4,8 вес.ч. бора в смеси; окись бс>ра вводят в количестве 2,9-15,3 вес.ч. а ферробор вводят в пасту в количестве 6,4-60,0 вес,ч.
Существо способа состоит в .том, что при нанесении на металлическую
5 поверхность дробильных дек или других иэделий, испытывающих интеисивный износ при повышенной темпера.суре и усиленном абразивном действии, слоя пасты, содержащей ферробор или окись бора из расчета 0,9-4,8 вес.ч. бора в смеси с окисью железа и алюминия, и воспламенением пасты, сопровождающемся алюмотермическим восстановлением, происходит образование 15 металлургически связанного с основой ферроборного покрытия. Подвергаемая покрытию поверхность может быть образована из черного металла любой желаемой конфигурации. При получе- рр нии покрытия по периметру обрабатываемой поверхности устанавливают экран из огнеупорного материала, между поверхностью и экраном помещают энерговыделяющую пасту обычно одинаковой толщины, по крайней мере около 12 мм.
На фиг. 1 схематично изображен футерованный огнеупором экран и необходимые материалы соответственно расположенные для осуществления способа, вертикальное сечение, на фиг. 2 — сборка после алюмотермического восстановления; на фиг. 3 — изделие, сечение, на фиг. 4 — экран с видоизмененной конфигурацией, се- 35 чение, на фиг. 5 — график зависимости сопротивления износу от содержания бора в твердом покрытии.
Стальное основание 1 помещают на песчаную постель 2 и уровень песка g0 поднимают над уровнем верхней поверхности основания. Футерованный огнеупором экран, состоящий из стальной наружной части 3 с фланцем и огнеупорной футеровки 4, которая в частном случае выполняется из графита, имеет внутренний размер, соответствующий наружным размерам стального основания. Экран устанавливают на песчаную постель. Алюмотермический восстановительный заряд иэ энер- © говыделяющей пасты 5, содержащей окись железа, ферробор или окись бо.ра и алюминий, помещают внутри экрана на основание, являющееся поверхностью, на котор9й получают покры- 55 тие. Толщина слоя выбирается в пределах 12-260 мм.
В ряде случаев сверху экрана помещают графитовые пластины 6, в од ной иэ которых выполнено отверстие
7 для ввода заряда. Пластины служат для предотвращения выплескивания заряда, удерживания теплоты реакции заряда и более полного ее использования для образования пс>крытйя..i;lряд восг:ламеняют обычными с:пособами .
Другим топливом кроме аяюминия могут быть глагний, кальций, кремний или сплав кальция с кремнием.
Это топливо можно з аменять частью алюминиевого порошка. Заряд состоит из приблизительно трех частей о .иси железа, предпочтительно Fe 0+ (может быть взят другой окисел железа
Ге 04 имеющий размер частиц по крайней мере 35 меш), одной части алюминиевого порошка с размером частиц (-20) †(+325) меш и ферробора из расчета 0,9-4,8 вес.ч. бора в смеси.
Ферробор вводят в виде дробинок размером -20 меш.
Результатом экзотермической ðåàêции является образование плотного металлического слоя покрытия 8, металлургически связанного с основанием. Менее плотный слой шлака 9 собирается сверху металлического слоя.
После завершения реакции графитовые пластины 6 удаляют с огнеупорного экрана. На корку шлака помешают слой песка или другого материала, способствующего отделению основания с покрытием. Материал покрытия затвердевает со дна, и это способствует образованию прочного беспористого слоя.
Поверхность изделия может быть охлаждена до того, как твердый поверхностный слой затвердеет. Вахлак удаляют разбиванием и получают покрытую насыщенную бором поверхность изделия.
Как видно из графика на фиг. 5 добавление бора в упрочненную поверхность улучшает износостойкость до тех пор, пока не будет достигнута максимальная износостойкость, что произойдет при содержании бора приблизительно около 5,5o., при содержании бора до 7-8Ъ улучшения износостойкости не наблюдается. Дальнейшее увеличение содержания бора приводит к сохранению износостойкости неизжеиной, однако это увеличение приводит к охрупчиванию поверхности.
Таким образом, для достижения поставленной цели содержание бора должно соответствовать 0,9-4,8 вес.ч. его в смеси.
Предложенным способом получают ферроборное покрытие, которое имеет в основной массе -железо, содержащее
20-90 об.Ъ FeyÂ, предпочтительно
45-80 об.Ъ Fe>B, с оптимальным диапазоном 60-80 об.Ъ Fe Покрытие может быть получено не только на стальной поверхности, но и меди, олове, никеле, хроме, кобальте молибдене, латуни, бронзе, разл ных ферросплавах и легированных сталях. Покрываемая поверхность может быть нагрета до помещения на песчаную постель до 780-1100 С. 784798 Фиг.1 Фиг. + фиг.3 Полученные предложенным способом покрытия на деталях, предназначенных для агломерационных фабрик (ограждения, дробильные деки, выталкиватели кокса) показывают высокую износостойкость рабочих поверхностей в условиях эксплуатации при 650 С и выше. Формула изобретения ! Способ получения износостойкого покрытия на металлической поверхности, включающей нанесение на поверхность энерговыделяющей пасты из окиси железа и алюминия в смеси с диф- 15 фузионно активной борсодержащей составляющей, воспламенение пасты и борирование в процессе горения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с це-лью увеличения износостойкости нрн повышенных температурах, в качестве борсодержащей составляющей берут одно из соединений, выбранное из группы: ферробор, окись бора, причем соединение вводят в па ..ту из расчета 0,94,8 вес.ч. бора в смеси. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что окись бора вводят в количестве 2,9-15,3 вес.ч. 3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— щ и и с. я тем, что ферробор вводят s пасту в количестве 6,4-60,0 вес.ч. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Строение и свойства металлических сплавов. Выпуск 136, Рига, 1969, с. 88-110. 2. Авторское свидетельство СССР 9171876, кл. С 23 С 17/00, 1964. Ц 78,4.799 + 5 b Процент оора о покрытии фиа.5 Составитель Л.Гомаюнова Техред С.Мигунова КорректорБ. Синицкая Редактор A.Êóïðÿêîâà Заказ 8б00/68 Тираж 1074 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
