Способ формирования покрытий

СО 1 ОЭ СОВЕТСКИХОЗИВЛИРИИ Па ИРЕСПУБЛИК Вцу В 23 Р 1 18 Парканч, Н.айлов кладно э ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС 3 фПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ(71) Институт приАН МССР(54)(57) 1, СПОСОКРЫТИЙ на токопростях при помощи эразрядов, включметаллических покрошковых материалщ и й с я тем, ччения долговечностемпературах до 9 06(088.8)Б. Р. и др. Износокровые металличесалдидные покрытия на"Электронная обра 1977, В 2, с, 25Б ФОРМИРОВАНИЯ ПОводящих поверхнолектроискровых ающий нанесение интеррытий из смеси поов, о т л и ч а юто, с целью увелити покрытия при00 С, на токопрово- о,80.1088908 А дящую поверхность предварительно на-. носят промежуточное покрытие при удельном времени обработки 0 22Э 0,5 мин/см и энергии разряда 12- 18 Дж.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что промежуточное покрытие наносят из материалов, температура плавления н теплота сублимации которых превышает соответствующие характеристики материалов токо- проводящей поверхности и компонентов порошковых материалов.3, Способ по п., 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что промежуточное покрытие наносят из материалов, образующих с материалом токопроводящей поверхности соединения, температура плавления и теплота сублимации которых превышает соответствующие характерис" тики материалов токопроводящей поверхности и компонентов порошковых материалов,ж мольОснова Трддф С 111 исй339 41711938 4721500 424670 3142176 3962600 662 Ге Г 1. И 1. А 1 Сг Мо Компонентыпокрытий 10889Изобретение относится к области электрофизических и электрохимических методов обработки, в частности к технологии электроискрового нанесения порошковых материалов, и может быть использовано для формирования защитных покрытий на токопроводящих поверхностях.Известен способ формирования покрытий на токопроводящих поверхностях при помощи электроискровых разрядов, при котором интерметаллические покрытия наносят из смеси порошковых материалов 1" 11.Недостатками известного способа являются ухудшение прочности и жаростойкости покрытия в процессе эксплуатации, а следовательно, уменьшение его долговечности. Это объясняется тем, что в процессе эксплуатации детали с покрытием, в данном случае с алюмидным, происходит обеднение его никелем. Никель глубоко диффундирует в основу (до 500-600 мкм), В результате рассасываются наиболее стойкие фазы МА 1 и МхА 1, Микротвердость покрытия при испытании на трение при 600-800 С и времени выдержки 1 ч снизилась в 1,5 раза.В связи с обеднением покрытия ни-.ЗО келем снижается его жаростойкость. Оно выдерживает 15-кратный цикличес-. кий нагрев до 900 С после чего наблюдается разрушение, Следовательно, нанесение интерметаллического покрыг тия непосредственно на основу приво дит к истощению его при высоких тем" пературах и долговечность покрытия снижается.Цель изобретения - увеличение долговечности покрытия.Поставленная цель достигается тем, что при формировании покрытий на токопроводящих поверхностях при помощи электроискровых разрядов, вклю" чающем нанесение интерметаллических "5 покрытий иэ смеси порошковых материалов, на токопроводящую поверхность предварительно наносят промежуточное покрытие при удельном времени обработки 0,2-0,5 мин/см 2 и энергии разряда 12-18 Дж, Промежуточное покрытие наносят или из материалов, температура плавления и теплота сублимации которых превышает соответствующие характеристики материалов токопроводящей поверхности и компонентов порошковых материалов, или иэ материалов, образующих с материалом 08 2 токопроводящей поверхности соединения, температура плавления и теплотасублимации которых превышает соответствующие характеристики материалов токопроводящей поверхности и компонентов порошковых материалов.Нанесение интерметаллического покрытия не на покрываемую поверхность, а на промежуточное покрытие, обладающее барьерными свойствами, приводит к увеличению его долговечности. Данное промежуточное покрытие приотемпературе выше 600.С препятствует проникновению элементов покрытия в основу. Следовательно, фазовый состав покрытия сохраняется как при высоких температурах, так и при механических нагрузках. ф Элемент промежуточного покрытиявыбирается в зависимости от составапорошковой смеси самого покрытия,Полученные экспериментальные данные позволяют обосновать и обобщить ма"териалы (Сг, А 12 З 2 2 г гф 1 фМо), необходимые для создания промежуточного слоя с барьерными свойствами.Так, температура плавления материала барьерного слоя должна бытьвыше, чем у материала обрабатываемойповерхности и компонентов покрытия,В противном случае покрытие отспаивается, а подложка от взаимодействияс расплавленным материалом охрупчивается, ресурс работы детали сокращается. Кроме того, необходимо, чтобыудельная теплота испарений, характеризующая силу межатомной связиматериала барьерного слоя была выше,чем у материала обрабатываемой поверхности и компонентов покрытия.Такое соотношение обеспечивает низкуюподвижность атомов материала барьерного слоя и препятствует проникновению в него атомов материала обрабатываемой поверхности и компонентовпокрытия,Все отмеченные выше материалы,кроме Сг, при нанесении И - А 1 покрытий на Ст 45 соответствуют двумнеравенствам, приведенным ниже.88908 4 3 10 А 120 2050 485Г 1 В 2200 472 Материалы ЕгВ 3200 610 барьерных Сг С 2 1895 425 слоевИз приведенных данных и с учетом результатов испытаний следует, что пРевышение Тпли 0 уА теплот испарения материалов барьерного слоя над этими характеристиками компонентов покрытия и материалов защищаемой детали ,колеблется в широких пределах от долей процентов до 40-50%, т.е. величина данного превышения не существенна. Материал барьерного слоя выбирают исходя из того, какое покрытие и на какую подложку наносят, причем при прочих равных условиях предпочтение отдают менее дорогому и более распространенному материалу,Сг при легировании Ст 45, кроме твердых растворов в железе, образует благодаря большому сродству к углероду карбиды, препятствующие дальнейшему проникновению хрома в сталь. Карбиды хрома, например Сг С.,уже полностью отвечают полученным соотношением.Указанное удельное время 0,2- 0,5 мин/см обеспечивает удовлетворительную сплошность промежуточного покрытия и высокое качество его.Удельное время меньше 0,2 мин/см не позволяет получить сплошность промежуточного покрытия выше 80%, В результате на, непокрытых участках интерметаллидное покрытие контактирует непосредственно с покрываемой токопроводящей поверхностью, что приводит к его обеднению и снижению эксплуатационных характеристик в местах контакта. Удельное время большее 0,5 мин/см 2 понижает производительность процесса и ухудшает качество промежуточного покрытия. В его кристаллической решетке возрастает количество дефектов. Промежуточное покрытие становится проницае мым для элементов интерметаллического покрытия.Формирование промежуточного покрытия производят при энергии разряда 12-18 Дж, Это объясняется тем, что энергия меньше 12 Дж при Указанном удельном времени не позволяет получить промежуточное покрытие нужной толщины (15-30 мкм) со сплошиостью выше 85%. Энергия разряда большая 18 Дж приводит к увеличению количества дефектов кристаллической решетки промежуточного покрытия.Результаты испытаний покрытий, нанесенных предлагаемым способом, следующие (межэлектродный промежуток во всех случаях 0,75 мм). Нанесение Х 1 в . А 1 покрытий на. Ст 45 с барьерным слоем .из А 120 позволяет довести количество циклов нагрева детали (до 900 С) без разрушения покрытия до 28 при энергии разряда 18 Дж и удельном времени обработки 0,5 мин/см, Использование удельного времени 0,1 или 0,6 мин/см 2, равно как и использование энергии разряда 10 или 20 Дж, приводит к уменьшению циклов нагрева до 14-16.Аналогичные результаты были получены и при нанесении на Ст 45 покрытия из Ск - А 1 с барьерным слоем из Т 1 Вг, а также при нанесении4 ЮСг - А 1 на титановый сплав ВТ 6 с барьерным слоем из ЕгВг.Нанесение 81 - А 1 на ВТ 6 с барьерным слоем из,Мо позволяет до- вести число циклов нагрева (до 900 С) без разрушения до 30 при энергии 16 Дж и удельном времени 0,5 мин/сма использование хрома в качествебарьерного слоя нри нанесении НА 1 1 на Ст 45 обеспечивает 25 цикловнагрева. Во всех случаях выход эапределы энергии разряда 12-18 Лж и удельного времени обработки 0,2- 0,5 мин/см 2 приводит к ревкому уменьшению количества циклов нагрева детали (до 12-16) и разрушению покрытия.При этом следует отметить, что Б 1 - А 1 покрытие на Ст 45 без про"- межуточного барьерного покрытия выдерживает лишь 15-кратный нагрев до 900 С, после чего разрушается.оТаким образом, использование предлагаемого способа формирования покрытий по сравнению с известными способами в 1,5"2 раза повышает долговечность деталей; процесс формирования интерметаллического покрытия и промежуточного покрытия с барьерными свойствами осуществляется в едином технологическом цикле, что позволяет в короткое время сформировать на токопроводящей поверхности долговечное покрытие5 10 15 20 25 ЗО 5 О ф ВНИИПИ Заказ 2784/12 Тираж 1037 Попписное Филиал ГПШ Натактг.Ужгород, ул.Проектная, 4