Спосіб нанесення молібденового покриття на металеві порошки
Власники патенту UA 2425909:
Винахід відноситься до галузі отримання металопокриттів, зокрема, молібденових, на металевих порошках шляхом термічного розкладання гексакарбонілу молібдену серед сірководню і може бути використане для виготовлення антифрикційних дисперсно-зміцнених композиційних матеріалів на основі полімерних матриць. Спосіб нанесення молібденового покриття на металеві порошки складається з нанесення покриття за допомогою термічної дисоціації парів гексакарбонілу молібдену, причому основний шар покриття наносять з суміші гексакарбонілу молібдену і монооксиду вуглецю в об'ємному співвідношенні парів 1:5 при 200°С, після чого сформованим із суміші продуктів термічної дисоціації гексакарбонілу молібдену та сірководню в об'ємному співвідношенні парів 1:2 при температурі 400°С. Технічний результат: розробка способу отримання молібденового покриття на металевих порошках, ефективного досягнення оптимального для експлуатації поєднання значень твердості, зносостійкості і теплостійкості композиційних матеріалів, що забезпечують збільшення терміну служби виготовлених з даних композитів деталей пар тертя. 2 табл.
Винахід відноситься до галузі отримання металопокриттів, зокрема молібденових, на металевих порошках шляхом термічного розкладання гексакарбонілу молібдену серед сірководню і може бути використане для виготовлення антифрикційних дисперсно-зміцнених композиційних матеріалів на основі полімерних матриць.
Відомий спосіб нанесення металевих покриттів на порошки абразивних матеріалів шляхом термічної дисоціації парів карбонілів VI-VIII груп Періодичної системи Менделєєва в струмі інертного газу (патентУкраїна №2169638, МПК B22F 1/02, С23С 16/16, 2001). На попередньо нанесений перший металевий шар додатково наносять другий шар із суміші карбонілів, як один з яких беруть карбоніл, що використовується для нанесення попереднього (першого) шару.
Найбільш близьким за технічною сутністю є спосіб отримання покриттів, що включає нанесення двошарового покриття термічним розкладанням парів карбонілів металів, зокрема молібдену, при зниженому тиску (а.с. СРСР №430195, кл. С23с 11/02, 1971, прототип.
Зазначеними способами на підкладках створюються багатошарові покриття, що мають гарну адгезію до поверхні носія. Це визначає область переважного використання металізованих порошків у процесах нанесення зміцнювальних та антикорозійних покриттів, у тому числі при виготовленні абразивного інструменту, збільшуючи його термін служби.
Однак зазначені способи не забезпечують необхідних характеристик металевих порошків як армуючої фази дисперсно-зміцнених композиційних матеріалів на основі полімерних матриць, а саме, необхідну адгезійну сумісність зі сполучним, оптимізуючи міцність, зносостійкість та теплостійкість композитів.
Технічною задачею винаходу є розробка способу отримання молібденового покриття на металевих порошках, ефективного досягнення оптимального для експлуатації поєднання значень твердості, зносостійкості і теплостійкості композиційних матеріалів, що забезпечують збільшення терміну служби виготовлених з даних композитів деталей пар тертя.
Для вирішення поставленої технічної задачі запропоновано спосіб нанесення молібденового покриття металеві порошки шляхом термічної дисоціації парів гексакарбонілу молібдену. Металізаціюпорошків проводять у два етапи: на першому отримують основне молібденове покриття на вихідному порошку, на другому - насичення поверхневого шару металізованого порошку дисульфідом молібдену, що утворився в процесі розкладання сірководню, і шляхом взаємодії сірки з продуктами розкладання гексакарбонілу молібдену на поверхні метал. Перший основний шар покриття наносять із суміші гексакарбонілу молібдену та монооксиду вуглецю з об'ємним співвідношенням парів 1:5 при температурі в реакторі 200°С. Отримане покриття молібдену на частинках порошку сульфідується нагріванням в струмі H2S при 400°С, співвідношення реагентів суміші (гексакарбоніл молібдену і сірководень) - 1:2. Сірководень отримують дією соляної кислоти (уд. вага 1,18) на сульфід натрію, з подальшим очищенням від парів НСl, Н2О, і домішок As, Р, що містяться в Na2S.
Винахід пояснюється таблицями.
Подано таблицю 1, що відображає технологічний режим ведення металізації порошків та властивості отриманого покриття; таблиця 2, що надає результати дослідження основних властивостей армованих металізованими порошками композиційних матеріалів на основі поліаміду ПА-66.
Приклад конкретного виконання запропонованого способу.
У робочу камеру апарату для нанесення покриттів поміщають порошок ПГ-УС25, до складу якого входять: залізо - основа, хром 35-41%, кремній 1,6-2,6%, марганець - не більше 2,5%, нікель 1- 1,8%, вольфрам 0,2-0,4%, молібден 0,08-0,15%, бор 1,5-2,1%, сірка 0,07%, фосфор 0,06%. Розмір зерна – 160-200 мкм. Порошок ПГ-УС25 прогрівають до 200°С. Потім через змішувач подають пари гексакарбонілу молібдену та монооксиду вуглецю (об'ємне співвідношення 1:5) зі швидкістю 20 л/год та протягом 5 хвилин наносять металеве покриття у виглядіплівки. На наступній стадії процесу припиняють подачу монооксиду вуглецю, підвищують температуру в робочій камері до 400°З подають пари очищеного сірководню зі швидкістю 80 л/год (співвідношення реагентів суміші гексакарбоніл молібдену і сірководень 1:2). Сульфідування поверхневого шару металізованих порошкових частинок здійснюють протягом 3 хвилин.
Технологічний режим ведення металізації порошків та властивості отриманого покриття представлені у таблиці 1.
Композиційні матеріали, що містять поліамідної матриці (ПА-66) від 10 до 50% по масі металізованих порошків, переробляють методом лиття під тиском.
У таблиці 2 наведено результати дослідження основних властивостей армованих металізованими порошками композиційних матеріалів на основі поліаміду ПА-66.
Експериментальне дослідження з визначення твердості, усадки (ГОСТ 18616-88 «Пластмаси. Метод визначення усадки»), коефіцієнтів тертя (ГОСТ 11629-75 «Пластмаси. Метод визначення коефіцієнта тертя») та зносостійкості композиційних матеріалів проводилося на зразках3, створених на термо -250П. Випробування на міцність проводились згідно з ГОСТ 25.602-80 «Розрахунки та випробування на міцність. Методи механічних випробувань композиційних матеріалів із полімерною матрицею (композитів). Метод випробування на стиск при нормальній, підвищеній та зниженій температурах». Ударна в'язкість визначалася методом Шарпі на маятниковому копрі моделі 2130КМ-03. Вимірювання теплофізичних величин проводилися на вимірювачі теплопровідності ІТЛ-400 з подальшим розрахунком теплостійкості стосовно конкретних умов експлуатації деталей.
З наведених результатів випливає, що запропонований спосіб нанесення молібденового покриття на металевіпорошки ефективний у досягненні оптимального для експлуатації поєднання значень твердості (1250-1900 МПа), зносостійкості (3,00-3,75) та теплостійкості (140-230°С) композиційних матеріалів, забезпечуючи збільшення терміну служби виготовлених з цих композитів деталей пар тертя у 1,5-2 рази.
Спосіб нанесення молібденового покриття на металеві порошки, що включає нанесення покриття за допомогою термічної дисоціації парів гексакарбоніла молібдену, який відрізняється тим, що основний шар покриття наносять з суміші гексакарбонілу молібдену і монооксиду вуглецю в об'ємному співвідношенні парів 1:5 при 20 дисульфідом молібдену, сформованим із суміші продуктів термічної дисоціації гексакарбонілу молібдену та сірководню в об'ємному співвідношенні парів 1:2 при температурі 400°С.