Спосіб виготовлення твердосплавних мікрогранул

Реферат: Спосіб виготовлення твердосплавних мікрогранул включає введення пластифікатора в твердосплавну суміш, пресування твердосплавних брикетів при тисках більше 20 МПа, їх подрібнення та спікання при температурах існування рідкої фази, розділення спеку на окремі гранули. З поверхні отриманих мікрогранул видаляють дефектний шар обкатуванням між мікрорифленими твердосплавними пластинами. UA 92980 U (12) UA 92980 U UA 92980 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до порошкової металургії і може бути використана при промисловому виробництві зносостійких мікрогранул (наповнювачів) для багатофункціональних зносостійких композиційних матеріалів на металевих та полімерних основах (мікрорізець, мікрокалібратор, мікродемфер, буровий інструмент). Відомий спосіб виготовлення твердосплавних гранул (див. Третьяков В.И. Металлокерамические твердые сплавы. Физико-химические основы производства и области применения. - М.: Металлургия, 1962, - гл. 10, 11, - С. 303-320; 325-331), що включає введення пластифікатора в твердосплавну суміш, пресування твердосплавних брикетів при тисках більше 20 МПа, їх подрібнення та спікання при температурах існування рідкої фази, розділення спеку на окремі гранули. Недоліки цього способу: не забезпечується рівномірність ущільнення пресовок, формуються конгломерати неоднорідної форми з дефектним шаром (мікротріщини), що призводить до зниження зносостійкості гранул. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки такого способу виготовлення зносостійких твердосплавних мікрогранул округлої овалізованої форми шляхом введення додаткових операцій, які забезпечують виготовлення мікрогранул із твердого сплаву округлої овалізованої форми з бездефектним поверхневим шаром різних розмірів із різних марок твердих сплавів з властивостями, необхідними для їх використання як композиційного наповнювача матриць алмазного бурового інструмента. Причино-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, і технічними результатами, які досягаються при її реалізації полягає в наступному. В способі виготовлення твердосплавних гранул, що включає введення пластифікатора в твердосплавну суміш, пресування твердосплавних брикетів при тисках більше 20 МПа, їх подрібнення та спікання при температурах існування рідкої фази, розділення спеку на окремі гранули, відповідно до корисної моделі, з поверхні отриманих спечених твердосплавних мікрогранул видаляють дефектний шар обкатуванням між мікрорифленими твердосплавними пластинами для підвищення їх фізико-механічних та експлуатаційних властивостей. Технічне рішення, що заявляється, пояснюється наступними прикладами його здійснення. Приклад Для виготовлення твердосплавних мікрогранул приготували твердосплавну суміш марки ВК6 розмелом серійної суміші протягом 150 годин. Розмелену суміш замішували 5 %-ним розчином синтетичного каучуку у бензині, протирали через сито з отворами розміром 350 мкм, пресували брикети із суміші. Отримані пресовки диспергували на ситі з отворами розміром 2 мм. Продукт диспергування обкатували на ситі з отворами розміром 100 мкм. В результаті отримували крупну фракцію мікрогранул (яка не пройшла через сито 100 мкм) і дрібну (яка пройшла через сито 100 мкм). Потім мікрогранули сушили в сушильній шафі протягом 24 год. та спікали їх вільним насипом у герметичному графітовому контейнері в прохідній електропечі в середовищі водню або вакуумній печі при оптимальних температурних режимах та витримках. В нашому випадку спікання проводили у вакуумі. Спечені продукти диспергування (конгломерати) гранул розділяли на окремі мікрогранули та обкатуванням між мікрорифленими твердосплавними пластинами видаляли дефектний шар з поверхні мікрогранул. На дослідних зразках, виготовлених із твердого сплаву марки ВК6, спечених у вакуумі по прототипу та по заявленому способу, визначали мікротвердість, руйнівне навантаження при стиску, інтенсивність зношування, та вивчали структуру. Дані наведено в таблиці та на фото. Як видно із таблиці, використання запропонованого способу виготовлення твердосплавних мікрогранул призводить до зміни механічних і експлуатаційних властивостей. Підвищується величина руйнівного навантаження при стиску мікрогранул, отриманих по заявленому способу з твердого сплаву марки ВК6 до 50,9 Н з 42,6 Н, яка отримана по прототипу. Збільшується мікротвердість зразків з 15,1 ГПа (прототип) до 28,9 ГПа (заявлений спосіб). Густина цих виробів залишається незмінною, а інтенсивність зношування зменшується з 14,0 (прототип) до 11,0 (заявлений спосіб). У мікрогранулах, отриманих по заявленому способу, не виявлено в структурі крупних пор, вільного вуглецю, 1-фази. Пористість становить 0,02-0,2 % об. Зовнішній вид спеку з неовалізованих гранул, який утворився при їх спіканні, представлено на фото а (прототип). Після застосування зазначених у заявленому способі технологічних операцій, а саме (овалізація обкатуванням між твердосплавними мікрорифленими пластинами) отримано овалізовані твердосплавні мікрогранули сферичної форми (фото б). 1 UA 92980 U 5 10 15 20 25 З результатів, наведених в таблиці і на фото, робимо наступні висновки: заявлений спосіб виготовлення твердосплавних мікрогранул із введенням додаткових операцій обкатування їх з одночасним усуненням поверхневого дефектного шару за допомогою мікрорифлених твердосплавних пластин дозволить виготовляти мікрогранули з підвищеними фізикомеханічними та експлуатаційними властивостями. Твердосплавні мікрогранули - це ефективні зносостійкі наповнювачі для багатофункціональних композиційних матеріалів на металевих та полімерних основах. Використання як зносостійкого наповнювача твердосплавних мікрогранул з розмірами 50250 мкм з наперед відомим хімічним складом і фізико-механічними властивостями дозволить використовувати технологічні методи управління зносостійкістю композиційних наповнювачів алмазовмісних матеріалів породоруйнівного інструменту (замість реліту) з прогнозованою зносостійкістю при бурінні скважин гірничих порід, а також для виготовлення деталей пар тертя, ударостійких композитів та інш. Мікрогранули зі сплавів ВК6, ВК8 з розмірами до 40 мкм - ефективний матеріал для наплавки твердих, зносостійких шарів на сталевих виробах відповідального призначення і для відновлення зношених сталевих виробів. Крім того, виготовлення мікрогранул - це альтернатива утворенню конгломератів у сумішах при їх зберіганні та транспортуванні. Твердосплавні мікрогранули є перспективним вихідним сировинним матеріалом для виготовлення твердосплавних виробів методом гарячого пресування, а також імпульсного гарячого пресування, що забезпечить максимальну рівномірність ущільнення та компактування і буде запобігати взаємодії компонентів твердих сплавів (WC, TiC, TaC, Co, Ni) з киснем та азотом повітря. Можливе також використання гранул як каталізатора різних хімічних процесів нафтопереробної та інших галузей хімічної промисловості взамін кобальтових або нікелевих каталізаторів. Таблиця Фізико-механічні властивості мікрогранул з твердого сплаву марки ВК6, спеченого у вакуумі при температурі 1400 °С та витримці 250-450 с. Фізико-механічні властивості гранул Руйнівне навантаження Р, Н Мікротвердість HV0,2, ГПа 3 Густина , (г/см ) 3 Інтенсивність зношування, І (г/см ) (прототип) 42,6 15,1 14,9 14 (заявлений спосіб) 50,9 28,9 14,8 11 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Спосіб виготовлення твердосплавних мікрогранул, що включає введення пластифікатора в твердосплавну суміш, пресування твердосплавних брикетів при тисках більше 20 МПа, їх подрібнення та спікання при температурах існування рідкої фази, розділення спеку на окремі гранули, який відрізняється тим, що з поверхні отриманих мікрогранул видаляють дефектний шар обкатуванням між мікрорифленими твердосплавними пластинами. 2 UA 92980 U х Фотографії спеку з неовалізованих мікрогранул (10) (а) (прототип); овалізованих x мікрогранул (200) (б) (заявлений спосіб) Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3