Електродний матеріал на основі карбіду вольфраму

Електродний матеріал на снові карбіду вольфраму, що містить кобальт як зв'язуюче, який відрізняється тим, що містить мідь при такому співвідношенні компонентів, мас % кобальт 4-5 мідь 3-4 карбід вольфраму решта Розроблено новий електродний матеріал для зміцнення металевих поверхонь деталей машин та інструменту методом електроіскрового легування, який може знайти застосування в різних галузях машинобудування для зміцнення деталей машин та інструментів Аналогами даного винаходу є електродні матеріали зі стандартних твердих сплавів- ВК8 та Т15К6 (ГОСТ 3882-74) на основі карбіду вольфраму ВІДПОВІДНО З 8Т мас % та 6 мас % кобальтового зв'язуючого Недоліками цих сплавів як електродних матеріалів є недостатні експлуатаційні характеристики отримуємих електроіскрових покриттів, а саме ЗНОСОСТІЙКІСТЬ Для електродного матеріалу зі сплаву ВК8 недоліками також є невелика товщина покриття та невисокий питомий об'єм перенесеного матеріалу Прототипом розробленого матеріалу вибрано електродний матеріал Т15К6У (Авторське свідоцтво СРСР N1476933, кл С 22 с 29/08, В 23 7/24, 1989) Добавки вуглецю в цей електродний матеріал дозволили збільшити перенос матеріалу при електроіскровому нанесенні покриттів, підвищити його ЗНОСОСТІЙКІСТЬ (табл ) Недоліком електродного матеріалу Т15К6У є недостатньо висока ЗНОСОСТІЙКІСТЬ отримуємих електроіскрових покриттів крового легування невідомо склад запропонованого електродного матеріалу Присутність МІДІ визначається високими ЗНОСОСТІЙКІСТЮ, низьким коефіцієнтом тертя самої МІДІ І насамперед її сполук з киснем та вольфрамом, їх міцним зчепленням з карбідом вольфраму в процесі електроіскрового легування та триботехнічних випробувань Встановлено, що введення в склад електродного матеріалу замість 3 мас % кобальту 3 мас % МІДІ дозволяє суттєво збільшити ЗНОСОСТІЙКІСТЬ нанесених електроіскрових покриттів в порівнянні з меншою КІЛЬКІСТЮ заміни Експериментально встановлений оптимальний вміст кобальту в електродному матеріалі забезпечує достатні для ефективного процесу ЕІЛ МІЦНОСТНІ характеристики (300 МПа), вміст МІДІ забезпечує потрібне знеміцнення електродного матеріалу, утворення твердих розчинів з кобальтом в концентраціях, що сприяють утворенню термостійких вольфраматів МІДІ, захищающих карбід вольфраму від окислення шляхом при високоенергетичній дії іскрового розряду в процесі формування електроіскрового покриття, утворення значної КІЛЬКОСТІ продуктів ерозії з оптимальною дисперсністю для ефективного нанесення покриттів Зменшення цієї КІЛЬКОСТІ не забезпечує значного підвищення зносистійкості при терті ковзання Введення більше 4 мас % МІДІ замість аналогічної КІЛЬКОСТІ кобальту показало гірші результати по ЗНОСОСТІЙКОСТІ, призвели до збільшення крихкості електроіскрових покриттів, так як залізо і мідь згідно діаграми стану не утворюють сполук та обмежено розчинні один в одному Таким чином, експериментально встановлений склад зв'язки електродного матеріалу дозволяє В основу винаходу покладена задача створення електродного матеріалу з високим рівнем ЗНОСОСТІЙКОСТІ Задача досягається тим, що у електродний матеріал на основі карбіду вольфраму додатково вводять мідь при такому співвідношенні компонентів, мас % кобальт 4-5, мідь 3-4, карбід вольфраму - решта З сучасного рівня розвитку технолгм електроіс О о о> ю 52900 отримувати більшу КІЛЬКІСТЬ продуктів ерозії оптимальних розмірів при ЕІЛ, більш якісний композиційний матеріал покриття, вдало поєднуючий хороші триботехнічні характеристики сполук МІДІ, твердість та ЗНОСОСТІЙКІСТЬ карбідів вольфраму при достатньому ВМІСТІ кобальтового зв'язувального Мідь ЯК поверхнево активний елемент в сплавах заліза" при взаємодії з киснем сприяє утворенню окисних плівок (вторинних структур) на робочих поверхнях, які зменьшують роботу пари тертя Рентгенофазовий аналіз електроіскрового покриття зі сплаву WC + 5 мас % Co 3 мас % Си показав, що ОСНОВНИМИ складовими нанесеного шару є напівкарбід W2C, та незначна КІЛЬКІСТЬ WC, тоді як в покриттях зі сплаву монокарбід вольфраму рентгенографічним аналізом не знайдено Також в покриттях присутні в незначній КІЛЬКОСТІ сполуки CuO, Cu2O, Fe3W3C, y-Fe, CuWo4 З метою отримання сумішей з потрібним розміром зерна (1 - Змкм) використовувалось подрібнення-змішування в планетарному млині Подрібнення проводилося в середовищі спиртуректифікату при співвідношенні маси порошку до маси твердосплавних шарів та спирту = 2 6 1 Час подрібнення в планетарному млині складав 1800 с Основна частина розмолотого порошку відповідає потрібному розміру 1-Змкм Після розмолу суміш сушили в сушильній шафі, перемішували з 5% розчином синтетичного каучука в бензині (0,2-0,3) кг розтину на 1 кг шихти Отримані суміші просушували у витяжній шафі і протирали на ситі 045 Заготовки розміром 5х6х36мм пресувались на гідравлічному пресі під тиском у 150МПа Пористість пресовок складала 38-40 % Отримані брикети сушили у сушильній шафі при температурі 150°С протягом 12 годин Спікання зразків проводилось у 2 етапи Попереднє спікання проводилось в середовищі водню в муфельній печі Температура спікання 800°С Час витримки -2 години Швидкість нагрівання та охолодження -0,06 град/с Зразки нагрівались в засипці з графітової крупки та пропаленого оксиду алюмінію в сталевому ПІДДОНІ Остаточне спікання проводилось в вакуумі 6,66x10 3 Па при температурі 1350°С Більш НИЗЬКІ температури спікання (1350°С) недостатні для повного ущільнення спікаємого матеріалу, що відтворюється в меньшій усадці зразків та більшій пористості Таким чином, при термпературі спікання 1350°С сплави на основі WC з 8 мас % кобальтмідної зв'язки близькі до компактних (пористість - 5-7%) Електроіскрове легування проводилось на установці "Елітрон-22" при робочому струмі 2 А та питомому часі легування 1,5 Мс/м2 При меньших температурах спікання структура електродного матеріалу має пористисть більше 10%, що призводить при електроіскровому легуванні до збільшення ерозії аноду, але привіс катоду при цьому зменьшується внаслідок збільшення в продуктах ерозії аноду частинок крихкого руйнування великих розмірів (0,1-0,3мм) Збільшення температури спікання до 1400°С-1450°С призводить до отримання безпористого електродного матеріалу, що призводить до збільшення його ерозійної СТІЙКОСТІ та, як наслідок, до зменшення значень привісу катоду і ерозії аноду Однак, це може приводити до випаровування легкоплавкої МІДІ із зразка, що спікається Результати наведені в таблиці За даними мікрорентгеноспектрального аналізу структура електродного матеріалу являє собою карбідний каркас із зерен карбіду вольфраму зі зв'язкою твердим розчином МІДІ в кобальті Мідь внаслідок обмеженої розчинності в кобальті, яка не ввійшла в твердий розчин, розташована вкрапленнями в структурі електродного матеріалу Таблиця Характеристики електроіскрових покриттів, отриманих електдодшшв матеріалами на основі карбіду вольфраму з кобальтмідною зв'язкою Склад електродного матеріала, мас, % (аналог) ВК8 WC+8%Co (прототип) Т15К6У WC+15%TiC+6%Co+0, 4%С (аналог) Т15К6 WC+5% Co+3%Cu WC+4% Co+4%Cu Питомий Товщи- Знос, об'єм пе- на по- мкм/км ренесено- криття, го матері- мкм алу, 10 10 м3 12 40 32 15 13 18 20 50 10 60 60 19 37 6 8 *Сплави Т15К6, ВК8 - стандартні тверді сплави (ГОСТ 3882-74), Сплав Т15К6У - Авторське свідоцтво СРСР № 1476933, кл С 22 с 29/08, В 23 Н 7/24, 1989 Експлуатаційні характеристики розробленого матеріалу знаходяться на рівні характеристик кращих зразків електродних матеріалів для електроіскрового легування (табл ) Визначено оптимальний склад електродного матеріалу на основі карбіду вольфраму з 8 мас % кобальт-мідної звязки з різним співвідношенням кобальту та МІДІ Встановлено утворення на поверхні частинок монокарбіду вольфраму більш температуростійких вольфраматів МІДІ, красталеві ґратки яких когерентно пов'язані через напівкарбід вольфраму з основною карбідною фазою електродного матеріалу монокарбідом вольфраму, в порівнянні з вольфраматами кобальту сприяє зменшенню окислення та дисоціації монокарбіду WC, що дозволяє формувати покриття з більш високими експлуатаційними властивостями Про що свідчать результати триботехнічнх випробувань електроіскрових покриттів з цих сплавів Промислове застосування - ріжучий інструмент (різці, фрези і т д ) деталі машин та механізмів 52900 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24