СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ МОЛИБДЕНОВОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОРОШКИ
PROCEDURE FOR APPLICATION OF MOLYBDENUM COATING ON METAL POWDERS

Изобретение относится к области получения металлопокрытий, в частности молибденовых, на металлических порошках путем термического разложения гексакарбонила молибдена в среде сероводорода и может быть использовано для изготовления антифрикционных дисперсно-упрочненных композиционных материалов на основе полимерных матриц.
Известен способ нанесения металлических покрытий на порошки абразивных материалов путем термической диссоциации паров карбонилов VI-VIII групп Периодической системы Менделеева в токе инертного газа (патент РФ №2169638, МПК B22F 1/02, С23С 16/16, 2001). На предварительно нанесенный первый металлический слой дополнительно наносят второй слой из смеси карбонилов, в качестве одного из которых берут карбонил, используемый для нанесения предварительного (первого) слоя.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения покрытий, включающий нанесение двухслойного покрытия термическим разложением паров карбонилов металлов, в частности, молибдена, при пониженном давлении (а.с. СССР №430195, кл. С23с 11/02, 1971, прототип).
Указанными способами на подложках создаются многослойные покрытия, обладающие хорошей адгезией к поверхности носителя. Это определяет область преимущественного использования металлизированных порошков в процессах нанесения упрочняющих и антикоррозионных покрытий, в том числе при изготовлении абразивного инструмента, увеличивая его срок службы.
Однако указанные способы не обеспечивают необходимых характеристик металлическим порошкам как армирующей фазе дисперсно-упрочненных композиционных материалов на основе полимерных матриц, а именно, необходимую адгезионную совместимость со связующим, оптимизируя прочность, износостойкость и теплостойкость композитов.
Технической задачей изобретения является разработка способа получения молибденового покрытия на металлических порошках, эффективного в достижении оптимального для эксплуатации сочетания значений твердости, износостойкости и теплостойкости композиционных материалов, обеспечивающих увеличение срока службы изготовленных из данных композитов деталей пар трения.
2
2
2
Для решения поставленной технической задачи предложен способ нанесения молибденового покрытия на металлические порошки путем термической диссоциации паров гексакарбонила молибдена. Металлизацию порошков проводят в два этапа: на первом получают основное молибденовое покрытие на исходном порошке, на втором - насыщение поверхностного слоя металлизированного порошка дисульфидом молибдена, образовавшимся в процессе разложения сероводорода, и путем взаимодействия серы с продуктами разложения гексакарбонила молибдена на поверхности металлизируемой частицы. Первый основной слой покрытия наносят из смеси гексакарбонила молибдена и монооксида углерода с объемным соотношением паров 1:5 при температуре в реакторе 200°С. Полученное молибденовое покрытие на частицах порошка сульфидируется нагреванием в токе HS при 400°С, соотношение реагентов смеси (гексакарбонил молибдена и сероводород) - 1:2. Сероводород получают действием соляной кислоты (уд. вес 1,18) на сульфид натрия, с последующей очисткой от паров НСl, НО, и примесей As, Р, содержащихся в NaS.
Изобретение поясняется таблицами.
Представлена таблица 1, отображающая технологический режим ведения металлизации порошков и свойства полученного покрытия; таблица 2, представляющая результаты исследования основных свойств армированных металлизированными порошками композиционных материалов на основе полиамида ПА-66.
Пример конкретного выполнения предложенного способа.
В рабочую камеру аппарата для нанесения покрытий помещают порошок ПГ-УС25, в состав которого входят: железо - основа, хром 35-41%, кремний 1,6-2,6%, марганец - не более 2,5%, никель 1-1,8%, вольфрам 0,2-0,4%, молибден 0,08-0,15%, бор 1,5-2,1%, сера 0,07%, фосфор 0,06%. Размер зерна - 160-200 мкм. Порошок ПГ-УС25 прогревают до температуры 200°С. Затем через смеситель подают пары гексакарбонила молибдена и монооксида углерода (объемное соотношение 1:5) со скоростью 20 л/ч и в течение 5 минут наносят металлическое покрытие в виде пленки. На следующей стадии процесса прекращают подачу монооксида углерода, повышают температуру в рабочей камере до 400°С и подают пары очищенного сероводорода со скоростью 80 л/ч (соотношение реагентов смеси гексакарбонил молибдена и сероводород 1:2). Сульфидирование поверхностного слоя металлизированных порошковых частиц осуществляют в течение 3 минут.
Технологический режим ведения металлизации порошков и свойства полученного покрытия представлены в таблице 1.
Композиционные материалы, содержащие в полиамидной матрице (ПА-66) от 10 до 50% по массе металлизированных порошков, перерабатывают методом литья под давлением.
В таблице 2 представлены результаты исследования основных свойств армированных металлизированными порошками композиционных материалов на основе полиамида ПА-66.
Экспериментальное исследование по определению твердости, усадки (ГОСТ 18616-88 «Пластмассы. Метод определения усадки»), коэффициентов трения (ГОСТ 11629-75 «Пластмассы. Метод определения коэффициента трения») и износостойкости композиционных материалов проводилось на образцах, созданных на термопрессавтомате Д 3132-250П. Испытания на прочность проводились согласно ГОСТ 25.602-80 «Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания на сжатие при нормальной, повышенной и пониженной температурах». Ударная вязкость определялась по методу Шарпи на маятниковом копре модели 2130КМ-03. Измерение теплофизических величин проводились на измерителе теплопроводности ИТЛ-400 с последующим расчетом теплостойкости применительно к конкретным условиям эксплуатации деталей.
Из приведенных результатов следует, что предложенный способ нанесения молибденового покрытия на металлические порошки эффективен в достижении оптимального для эксплуатации сочетания значений твердости (1250-1900 МПа), износостойкости (3,00-3,75) и теплостойкости (140-230°С) композиционных материалов, обеспечивая увеличение срока службы изготовленных из данных композитов деталей пар трения в 1,5-2 раза.