供电火花炼制合金用电极材料的制备方法技术

该方法包括在下列成分的放热混合物（重量％）中引发燃烧反应：过渡金属３２－８６碳和／或硼４－２８变形添加剂１－１０固态燃烧产品在１８００－１０００℃温度范围内，经对产品挤压，变形程度为０．９－０．９９５时进行压实，随后在５００－５０℃温度下，将挤压的材料放置在真空或惰性介质中，持续０．１－１５分钟。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属粉末冶金，确切地说，涉及。按本方法制成的材料可在机器制造工业使用的切削工具、冲压工具和各种零件的耐磨镀层中得到应用。目前已知的电极材料制备方法使用传统的粉末冶金法-真空烧结挤压法(u.u.ugxa“小批量生产的硬质合金”，1981，“Haykalagyuka”，KuelP.16-30，59-77页)。制备含碳化钛、碳化钨和碳化钴的粉末状混合物作为金属粘合剂，同时在混合物中添加增塑剂6-10(重量)%，如蜂蜡和石蜡混合物。用冷喷咀挤压法，将增塑混合物制成毛坯，然后在100-300℃温度下将毛坯退火，脱去材料中的增塑剂。经处理过的毛坯在1400-1600℃温度下，在真空中烧结数小时。上述方法的特点是多阶段性和耗电量大。按上述方法制备的材料的特征在于不均匀、粗粒的和孔隙状结构，这是未全部脱去增塑剂，固态成分和塑性粘合剂结合不佳的结果。由于上述原因，这种电极材料的特点是抗电蚀性强，在电火花炼制合金中转移系数低。用到切削工具上的这种材料镀层耐磨性不高，对于非硬化表面超过这一指标的1-2倍。还应指出，当稍有违反电极材料制备条件时，电极就出现弯曲，带有宏观的和微观的裂隙。供电火花炼制合金用的电极材料热压制法已众所周知(Ceram.Eng.Sci.Proc.V.7，No.7-8，C1986.(RichardsonC.Y.，RiceR.W.，MDonoughW.J.，Kunet.J.M.，SchnoterT.“HotPressingofceramicsusingself-propagatingsynthesis”)。该方法包括制备一种的至少含一种过渡金属，如取过量的钛(10-30体积%)、碳和/或硼的粉末状放热混合物。将混合物放入衬有陶瓷绝缘层的石墨压模中，并在34兆帕的压力下挤压混合物，然后，在压实的混合物中引发燃烧反应，试剂发火燃烧后，压力大大下降，大约为初始压力的50%。压力升至34兆帕，持续5-10分钟，所取得的以TiC或Tic-TiB为基体的材料具有较高的密度，1%左右的孔隙度，但微结构不均匀，如材料中，样件边缘附近有未起反应的碳，这可能因压模中混合物的压力和密度变化，或者因引发燃烧反应不均所致。这种电极材料用于电火花炼制合金法往切削工具上镀层时，效果不佳，因为这种材料电蚀强度高，由于用钛作塑性粘合剂，转移系数低;带这种镀层的表面耐磨性比未硬化表面的相同指标大0.5-1倍。此外，所制成的压块为进一步做电极用，需要机械加工量大。本专利技术的任务是研制为提供电火花炼制合金用的发热混合物电极材料，办法是选用能保证目标产品细粒均匀结构，在电火花炼合金中电蚀强度低，转移系数高的燃烧微密化固体产品的工艺，并促进提高这种材料的使用效益。这一任务要通过提出电火花炼制合金用电极材料的制备方法来完成。该方法包括制备一种至少含一种过渡金属、碳和/或硼的粉末状放热混合物并在混合物引发燃烧反应，压实形成的固态燃烧产品。按本专利技术，在压实过程中，放热混合物内加变性添加剂，使用选自下列金属过渡金属、铁、钴、镍、碱金属、铝、硼、硅与元素的单一的或结合的氮化物、硫族化合物的氧化物作为变性添加剂，其各成分的比例(重量%)为过渡金属32-86碳和/或硼4-25变性添加剂1-10而形成的固态燃烧产品在1800-1000℃温度范围内，通过胎模挤压，变形程度为0.9-0.995进行压实，继而在500-50℃温度下，将取得的材料放置在真空或惰性介质中，其持续时间应足以能形成均匀细粒结构的目标产品。耗能量小和在一个工艺循环内制备电极材料保证了本方法的高效益。上述发热混合物各种组份的含量范围和推荐的致密化与持置工艺方法可保证制备出优质电极材料，在均匀细粒结构的条件下，该材料具有较高的密度、小的孔隙度和高的强度，在电火花炼制合金时具有低电蚀强度和高的转移系数的特点。通过加变性添加剂改善后两种特性有助于电火花炼制合金法在该过程最大效益的情况下，用这种材料制成最大厚度的均匀镀层。此外，变性添加剂的存在和固态组份、部分未起反应的过渡金属组成的塑性粘合剂在材料中的最佳结合保证了镀层的高耐磨性，超过未经硬化的零件或切削工具表面耐磨性的1-7倍。建议将被挤压的材料放置0.1-15分钟，而为了改变目标产品的性能指标，应增添10-50重量%至少选自下列的一种铜、铁、钴、镍或其合金等起塑性组份作用的金属。为了制备最佳性质的材料，应使用下列成分的放热混合物(重量%)铬7.8-13.9钛28.8-49.8碳8.4-14.6氮化硼1.0-3.0铬镍钢20.0-48.0铜0.7-2.0用这种材料制成的镀层耐磨性将最大。放热混合物的成分和工艺条件是我们根据对电极材料的要求，经过实验选出的。按本专利技术，在制备电极材料时，在放热混合物中引发燃烧反应。这种燃烧反应靠金属和非金属的放热相互作用而发生，但变性添加剂不参与燃烧反应。各种成分的比例是这样选择的，过渡金属要同时形成碳化物状或硼化物状的固态组份，并呈塑性粘合剂形式留在结构中，最终形成呈孔隙状物质的固态燃烧产品，其中孔隙的体积达50%。在这些条件下，过渡金属碳化物和硼化物的颗粒生长，聚集过程，及塑性组份和变性添加剂在它们的分布尚不能供我们制成均匀的，细粒结晶结构的材料。将所取得的燃烧产品孔隙状物质，在1800-1000℃温度范围内通过胎模挤压，变形程度为0.9-0.995时，进行压实。温度条件决定于被挤压物质的塑性，确切地说，上限由塑性粘合剂最大可能的熔化温度决定，当温度低于1000℃时，燃烧产品在不发生破坏情况下不能压出。为了创造所得材料的挤压和性质变化的最佳条件，可增添铜、铁、镍、钴或其合金作为塑性粘合剂，其变形程度0.9-0.995按ψ＝1-S/S0式确定。式中S0-毛坯初始横截面的面积，S-胎模孔口有效通过的截面面积，它由所得材料要求的机械强度和最小孔隙度确定。实验证明，在变形程度小于0.9进行挤压时，所形成的材料孔隙度增加，强度下降，表面出现裂隙，从而导致目标产品的质量下降;当变形程度大于0.995时，被挤压的材料发生破裂，或者由于挤压时阻力过大，胎模孔口出现堵塞。为使变形程度降至0.995以下，采用多槽胎模，其S值用全部出口的总面积;为保证挤压过程的稳定性，胎模上最好覆盖一层用氮化硼制成的，不影响被挤压的燃烧产品性质的镀层。均匀的细粒结构是电极材料主要指标之一。这种结构在燃烧热浪中开始形成，在挤压过程中继续形成，在均匀冷却过程中结束。在空气介质中迅速冷却将导致固相颗粒无控制地生长，使被挤压材料表面氧化，因为挤压温度很高(T＞1000℃)。因此，最好将被挤压的材料放到充满惰性介质的，或保持真空的容积中，并在500-50℃温度下将此材料保存到足以形成所需结构的时间。为了形成既定直径和长度的电极状材料，避免冷却时变形，可使用胎模挤压咀。经证实，最佳放置时间为0.1-15分钟，这个时间取决于所得材料的相成分体积中的温度，将材料放置在高于500℃温度下将导致颗粒生长，低于50℃温度时，不能产生预期效果，也就是说，不能保证结构的高度均匀性。结果，取得一种无需大量机械加工的，可用做如电火花炼制合金法镀耐磨层用电极的电极材料。对电极材料测定了电火花炼制合金时的相对腐蚀(%)、转移系数(%)、用该材料制成的镀层硬化系数。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
供电火花炼制合金用的电极材料制备方法，该方法包括制备一种至少含一种过渡金属、碳和／或硼的粉末状发热混合物，在混合物中引发燃烧反应，压实形成的固态燃烧产品，该方法的特征在于放热混合物中增加变性添加剂，利用选自下列各类元素：过渡金属、铁、钴、镍、金属、铝、硼、硅的单一的或结合的氮化物、硫族化合物和氧化物作为变性添加剂，其各成份的比例（重量％）为：过渡金属，３２－８６碳和／或硼，４－２８变形添加剂，１－１０而形成的固态燃烧产品在１８００－１０００℃温度范围内，经对胎模挤压、变形程度０．９－０．９９５进行压实，继而在５００－５０℃温度下，将制成的材料放置在真空或惰性介质中，其持续时间应足以形成均匀的，细粒结构的目标产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔哈乌拉第米罗维奇易纳泽，瓦迪芬阿敏维奇泼勒斯夫，阿勒桑德莫瑟维奇斯托林，阿勒桑德格里高利维奇莫扎夫，乐尼德米哈罗维奇布查斯基，
申请(专利权)人：苏联科学院宏观动力学结构研究所，
类型：发明
国别省市：SU[苏联]