SU852486A1 - Способ защиты от эрозии матрицыКАМЕРы ВыСОКОгО дАВлЕНи - Google Patents

Description

Изобретение относится к устройствам для получения высоких и сверхвысоких давлений и высоких температур и может найти применение в инструментальной промышленности, а именно при получении поликристаллов сверхтвердых материалов на основе плотных модификаций нитрида бора и алмаза.

При получении поликристаллов сверхтвердых материалов выход, качество и стоимость получаемого продукта в значительной степени определяются стойкостью камер высокого давления. Выход из строя камер высокого давления обусловлен преимущественно эрозионным износом их наиболее тяжело нагруженных элементов — матриц.

Эрозионный износ матриц способствует не только их преждевременному разрушению, но и препятствует достижению необходимого давления. Быстрый выход из строя матриц удорожает стоимость получаемых поликристаллов.

Известен способ защиты от эрозии матрицы камеры высокого давления (реализованный в устройстве), при котором к матрице порошком прикрепляют тугоплавкую металлическую накладку через диск из термоизоляционного материала [1].

Недостаток этого способа заключается в отставании накладки в процессе работы и ее быстрое разрушение из-за деформации термоизоляционного материала.

Поэтому применение известного способа позволяет незначительно увеличить срок 5 службы матриц.

Целью изобретения является повышение срока службы матрицы камеры высокого давления.

Поставленная цель достигается тем, что Ю защищаемую поверхность подвергают электроискровому легированию, после чего легированный участок диффузионно сваривают с металлической накладкой, причем в качестве легирующего материала выбирают ме15 таллы и их сплавы с температурой плавления 1083—1510°С.

Способ реализуют следующим образом.

Рабочую поверхность матрицы, очищенную от загрязнений, подвергают электро2о искровому легированию любым известным способом: как вручную на вибрационных установках, так и на механизированных установках контактным или бесконтактным способами.

Электроискровому легированию подвергают центральный участок рабочей поверхности диаметром 10—50 мм, но не менее диаметра контакта столбика спекаемой (реакционной) маосы с матрицей.

При электроискровом легировании мат3 рица является катодом.

Для электроискрового легирования используют аноды произвольного сечения площадью 1,5—4,0 мм² различного'устройства: стержни из компактного материала, стержни, полученные сворачиванием в рулон фольги одного или нескольких металлов, компактные стержни, обернутые фольгой другого материала, стержни с гальваническим покрытием другого металла или сплава и т. д.

Экспериментально установлено, что в качестве материала электрода следует применять металлы и их сплавы, обладающие температурой плавления в пределах 1083— 1510°С, т. е. металлы группы железа или медь, а также .их сплавы (стали, бронзы, латуни, тугоплавкие припои) и гетерогенные композиции с Мп, Си, Cr, Mo, Ti, Sn, Zn, V и другими металлами (Си—Мп, Си—Ni, Fe— Ti, Си—Sn, Ni—'Си и др.).

В результате электроискрового легирования на рабочей поверхности матрицы получают шероховатый слой металла, прочно приваренный к легированному участку, обладающий в силу дефектности повышенной способностью к диффузионному взаимодействию.

После проведения операции электроискрового легирования на легированный участок рабочей поверхности укладывают металлическую накладку, имеющую толщину 50—1000 мкм (предпочтительно 150— 300 мкм), произвольной формы (предпочтительно в .вцде круга) диаметром, близким к диаметру легированного участка.

Используют накладки из металлов и сплавов, имеющих температуру плавления 1455—3387°С (Ni, Fe, Со, Ti', Zr, W, Mo и др-), а также многослойные накладки, полученные совместной прокаткой или нанесением покрытия одного металла на лист другого металла.

Кроме того, для более гибкого регулирования пластичности и электропроводности рабочей поверхности возможно приваривание двух и более накладок, располагаемых одна над другом.

Выбор металла (сплава) накладки определяется исходными параметрами процесса получения сверхтвердого материала: чем выше давление и температура, тем выше температура плавления металла (сплава) из которого изготовлена накладка.

При этом в зависимости от материала матрицы предпочтительно использовать следующие пары накладка—анод.

При использовании твердосплавных матриц из сплавов ВК, ТНМ применяют накладки из Ti, Zr, Mo, W сплава Ti—Mo, электроискровое легирование производят электродами из Fe, Х18Н10Т, нихрома.

При использовании сплавов типа ферротик с большим содержанием связки, а такЗаказ 5896 Изд. № 510 же стальных матриц применяют накладки из Fe, Ni, Со, нержавеющей стали, электроискровое легирование при этом производят электродами Ni—Ti, Fe—Ti, близким по со5 ставу к составу эвтектик на основе металла группы железа, самофлюсующиеся сплавы типа «колм|Оной» на основе никеля, Сг—Мп и Си—Ni припои.

Сочетания накладка—анод позволяют 10 получать хорошее соединение накладки с матрицей.

Предпочтительно использование жести (фолы) из Fe, Ti, Мо как наиболее дешевых и недефицитных.

Наложенную на легированные участки матриц накладку подвергают диффузионной сварке любым известным способом с поверхностью' легированных участков. Предпочтительно проведение этой операции 20 на прессах для получения сверхтвердых материалов ,в течение 10—120 с, при давлении более 5 кбар и температуре 1000—1600°С.

В результате приложения высоких давления и температуры в зоне диффузионной 25 сварки происходит смятие слоя металла, нанесенного электроискровым легированием, облегченное дефектностью этого слоя; контактное взаимодействие слоя с накладкой с образованием плотного сварного шва, 30 диффузия металла слоя в материал накладки и в сплав, из которого изготовлена матрица; изотермическая кристаллизация .сварного шва.

- В результате протекания описанных 35 превращений накладка прочно сваривается с поверхностью матрицы с образованием на рабочей поверхности плотного слоя, обладающего малым электрическим сопротивлением.

Матрицу с приваренной накладкой используют так же, как и обычную.

Сравнительные испытания известного и предложенного способов показали, что последний позволяет повысить срок службы 45 матриц в 1,5—1,8 раза без увеличения их стоимости, упростить их конструкцию и увеличить надежность.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ защиты от эрозии матрицы ка50 меры высокого давления, включающий прикрепление к матрице металлической накладки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения срока службы матрицы, защищаемую поверхность подвергают элс55 ктроискровому легированию, после чего легированный участок диффузионно сваривают с металлической накладкой, причем в качестве легирующего материала выбирают металлы и их сплавы с температурой плав60 ления 1083—1510°С.