Материал для напыления покрытий

(71) Всесоюзное научно-и оизводственное ия деталей "Реобъединение восстановлмдеталь"(56) Порошки металличесдля защитных покрытий(иТулачермет, 1983.Патент США Ь 3301967. овалевский, Д,Ю..А. Егоров и М.М. кие легированные нф. 2.1) Тула: НПО 5326, кл. 29-192,нлаи ва ж ет ск увеличение адгез очности покрытий ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Изобретение относится к машиностроею и преимущественно используется в обсти плазменного напыления порошковых крытий на детали работающие в условиях ения скольжения при их восстановлении упрочнении.Известен порошок для напыления изностойких покрытий, представляющий соой самофлюсующийся сплав системы -Сг-31, содержащий 80% никеля (осно- ), 13% хрома, 3% кремния, 2% бора, 2% елеза - порошок марки ПР-Н 80 Х 13 С 2 Р.Наиболее близким к предлагаемому явется механическая смесь порошков для пыления покрытий, содержащая 10-20% рмореагирующего порошка (никелевая стица, покрытая алюминиевой пудрой) и тальное - самофлюсующийся сплав сисмы й 1-СГ-В-Э.Недостатком данного материала являся то, что с точки зрения теории трения ольжения данный материал не может(54) МАТ ТИЙ (57) Изо скому н которые трения,скол ьже повыше стой кос став дол сам офл В-Я 1, 30мас.% ижанием ЕРИАЛ ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ ПОКРЫ- бретение относится к газотермичеапылению иэносостойких покрытий, могут быть использованы в узлах работающих в условиях трения ния (со смазкой). Цель изобретения - ние адгезионной и когезионной ти покрытий. По изобретению сои напыления содержит 25-50 мас.% юсующегося сплава системы И 1-Сг -- 50 мас.% порошка железа и 20-25 оройка никель-алюминий с содералюминия 5-20 мас,%. 1 табл. быть признан оптимальным по двум причинам.- материал основанный на комбинации твердого сплава на основе никеля с добавкой интерметаллидов типа Й 12 Аз и Й 1 А 1 склонен к задиру при контакте с большинством контртел(сплавы алюминия, бронзы, ста-фф 1 Ли и чугуйы), но особенно со сплавами на 4 основе алюминия, составляющими основ- С) ную часть антифрикционных подшипнико- - ъ вых сплавов. Химическая модификация такого материала с образованием вторичных структур трения 1 или 2-го рода резко затруднена;- отсутствие в составе композиции пластифицирующей железной фазы на практике ведет к появлению микротрещин в покрытии при отсутствии операции оплавления покрытия.Цель изобретения - ионной и когеэионной пр иповышение их износостойкости при одновременном сохранении обрабатываемости.Данная цель достигается тем, что композиционная механическая порошковая смесь для напыления, содержащая порошок самофлюсующегося сплава на никелевой основе системы %-Сг - В - 9 и порошок никель - алюминия дополнительно содержит порошок железа прй содержании алюминия в порошке никель-алюминия 5 - 20 мас.% и следующем соотношении компонентов, мас %Самофлюсующийся сплавсистемы 25-50 Порошок железа 30-50 Порошокникель - алюмийия 20-25 Такая реализация состава порошковой композиции позволяет добиться эффективного сплавлеиия основного износостойкого покрытияс промежуточным слоем, получить плотную и пластичную структуру с высокими антифрикционными характеристиками, достаточным уровнем твердости и достаточно легко обрабатываемую. Таким образом, появляется возможность повысить долговечность восстановленных или упрочненных деталей, работающих в условиях трения, скольжения со смазкой и при этом снизить потери на трения в механизмах и, следовательно, сократить расход горючего.Железная составляющая в предлагаемой композиции способствует увеличению модификационной способности поверхности трения в условиях контакта с поверхностно-активными веществами смазочной среды и, кроме того, выполняет пластифицирующую Функцию, снижая остаточные напряжения и разницу коэффициентов термического расширения самофлюсующегося сплава и интерметаллидов ЮА и И 2 Аз. Железная составляющая также способствует улучшению диффузионного взаимодействия составляющих композиционного покрытия и их лучшему сплавлению.Основной компонент композиционной смеси - самофлюсующийся сплав системы М-Сг-9- предназначен для формирования износостойкой матрицы покрытия, хорошо противостоящей износу в условиях сухого, граничного, полусухого и жидкого трения. Однако данный сплав сам по себе не обеспечивает приемлемую эадиростойкость и склонен к усталостному фрагментарному выкрашиванию при отсутствии операции оплавления покрытия.Никель-алюминий, входящий в состав композиции, предназначен для создания антизадирной фазы в покрытии и формирования пластичных прослоек, скрепляющих самофлюсующийся сплав в плотную когеэи онную структуру, хорошо противостоящую усталостному выкрашиванию. Эту функцию порошок никель - алюминия выполняет в том случае, когда процентное содержание5 алюминия в порошке находится в пределах5-20%. При превышении уровня 20 мас,% алюминия в порошке наблюдалось превали 101520253035/ 4045 50 рующее образование интерметаллидов системы й 2 Ази ИА,:имеющих повышенную твердость, но одновременно высокохрупкихи склонных к выкрашиванию. При количестве алюминия менее 5 мас.% в покрытии присутствовала только никелевая фаза, склонная к схватыванию, что снижало задиростойкость покрытия,Структура частиц никель - алюминия может быть различной.Процентное соотношение всех трех компонентов в композиционной механической смеси определено на основе экспериментальных данных. Основная компонента - самофлюсующийся сплав системы й - Сг - В - 9, обеспечивающий приемлемую твердость и износостойкость, оказываетвлияние на данные характеристики только в случае, когда его процентное содержаниене менее 25 мас.%. При меньшем содержании данной компоненты теряется связь между частицами твердого сплава и покрытие начинает формироваться по правилуШарпи. При этом резко снижается макро- твердость, хотя микротвердость частицтвердого сплава не меняется. При превышении самофлюсующимся сплавом уровня 50 мас,% в покрытии при любых добавочных компонентах повышается хрупкость и склонность к выкрашиванию частиц покрытия, что влияет на износостойкость.Оптимальное процентное содержание никель - алюминия определяется необходимостью обеспечить устойчивое подплавление самофлюсующегося сплава, сплавления покрытия и приемлемую задиростойкость. При менее 20 мас,% не обеспечивается необходимая износостойкость и нагрузочная способность покрытия. При более чем 25%- ном содержании никель-алюминия наблюдается существенное увеличение уровня остаточных напряжений в покрытии.Процентное содержание железного порошка определяется повышением уровня остаточных напряжений при снижении его количества ниже уровня 30 мас.%.П р и м.е р, Практическая реализацияпредложенного изобретения проверялась применительно к случаю восстановления коленчатых валов из чугуна ВЧ, -1,5 двигателя ЗМЗ - 53 методом напыления композиционных порошковых покрытий на установке УПУ-ЗД при следующих режимах173 01 / Параметры сравнения Компози ия П е агаемая Известная 0,30 0.09 0,0095 0,6205 274 902 33 579 14,5 10 о 42 10 Составитель Д,ТереховРедактор М.Недолуженко Техред М,Моргентал Корректор М.Пожо Заказ 1871 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 напыления: рабочий ток 320-350 А, напряжение 70-75 В.Испытания триботехнических характе-. ристик покрытий проводились на машинах трения СМТпо схеме "ролик-колодка", В 5 качестве контртела служил фрагметн вкладыша. коленвала двигателя ЗМЗиз антифрикционного сплава АО-1. Когеэионная и адгезионная прочность замерялась по известной методике, Результаты 10 сравнения вариантов покрытий, напыленных предлагаемой и известной механическими смесями, приведены в таблице,Формула изобретенияМатериал для напыления покрытий, со держащий механическую смесь порошков Коэффициент трения в условиях схватывания (Р = 18-20 кг) без смазки Коэффициент трения покрытия при нормальном трении со смазкой Износ при схватывании, г 10Когезионная прочность при толщине слоя 0,4 ммАдгезионная прочность (величина нагрузки разрывной машины при отрыве пояска), кгНагрузка задира Рмп, (МПа)Интенсивность изнашивания сопря- жения самофлюсующегося сплава на никелевой основе системы М-Сг-В-Я и никель-алюминия, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения адгезионной и когезионной прочности покрытий и повышения их износостойкости при одновременном сохранении обрабатываемости, он дополнительно содержит порошок железа при содержании алюминия в порошке никель-алюминий 5- 20 мас.ои следующем соотношении, компонентов, мас. :Самофильтрующийся сплавсистемы й-Сг-В25-50 Порошок железа 30-50 Порошок никель - алюминий 20 - 25