Способ получения износостойкого композиционного покрытия

СОК)3 Г ОН ССЧ 1 И А Л И С Р 1 СПУЛ 1 л тски Геки я)5 В 22 Е 7/04 13 ОБР ГОГА 0 У г)СТоу 0 57) Ис нонлен Сущно ол, Кдски) инос институттроенияТ,П,Гелейросцнариий, Бобровгия и наргия, 198ЧЕНИЯ ИОН НОГО ьскохозяи методо сят пор ный газопла Рия мет струи н сопга г 0,7 МП темпер вили,зе.Ш,Ок рковск он В,А т ллур еталлу ПОЛУ ЗИЦИ р, Пое поГ.В, ид пыленн 7, с,786 ЗНОСО ПОКРЬ СТОИТИЯ ГОСУДАРСТБЕННЬ Й КОМИТЕТПО ИЗОНРЕТЕНИЯУ И ОТКРЫТИЯУПРИ ГКНТ СССР П К С АгИ Г 1,21) 4892848/ (22) 20.12.90 (48) 07,09,92, (71) 1(ировогр СтвЕННОГО Ма т,72) М,И,Чер Л А,Лопата, 3 и М,А,Белоце (5 б) Ан)ифер рошковая ме рытия. ММ ,54) СПОСОБ КОГО КОМПО Изобретение относится к технологии машиностроения и может быть использовано при упрочнение и восстановлении деталей машин и инструмента, эксплуатирующихся н условиях высоких температур и агрессивных сред, путем нанесены износостойких коилпозиционных покрытий из тугоплавких оксидов методом газопламенного напыления,Известен способ напыления оксидных покрытий В,Н,Анциферов, Г.В.Бобров, Л,1(,Дружинин и др, Порошковая металлургия и напыленные покрытия. ММеталлургия, 1987, с,781 - 788), позволяющий значительно улучшить коррозионно-стойкие. жаростойкие, теплозащитные, электро- изоляционные и износостойкие свойства упрочняемых поверхностей,Однако данный способ имеет недостаток, который состоит в том, что высокая температура плавления оксидов и низкая теплопроводность затрудняют прогрев напыляемых частиц. Поэтому необходимо припользование: упрочнение и аосстаие деталей машлн и инструмента ,ть способа: на поверхность изделия м газопламенного напыления наноошок окисла металла плакироаанметаллом. Одновременно в менную струю н зону нзаимодейсталла и оксида под углом 20- 240 к оси а расстоянии 90-110 мм от среза азовой горелки под давлением О,ба подают воздух, подогреваемый до атуры газовой смеси,менять источники теплоты с нысокои энтальпией, Другим недостатком способа является диссоциация оксидов до низших субоксидон металла и кислорода при температуре нагрева частиц, близкой к температуре плавления. Поэтому покрытия, напыляемые из частиц оксидон, не всегда удовлетворяют многочисленным эксплуатационным требованиям; электропронодности, теплопронодности, химической стойкости и активных средах и др.Наиболее близким по технической сущности является способ нанесения защитных газотермических покрытий из композиционных материалов систем МеО-/е, ког. порошок выполнен н виде плакироаанных металлом оксидных частиц (В,А.Анциферов, Г,В.Бобров, Л.К,Дружинин и др, Порошковая металлургия и напыленные покрытия. М,: Металлургия, 1987, с.78 б). Использование композиционнь;х порошков в ниде плакированных металлом оксидных астин позволяет уменьшить степень дигсоциаци,;лп г" 0 Оксидов при напылении, Кроме того, плаклрс вание металлов оксидных астиц обеспеч)вает защиту основного ядра мат;рлала :.ксида) от взаимодействия с аэовой струей, Порошки тугоплавких оксидсв ча;це всего плакируют никелем. Введениэ пластичного компонента в оксидные покрьти 5 позволяет улучшить многие Г)оказателл качества; пластичность, пористость и др.Однао ДБННЫЙ Способ не позволяет достаточно позысить качество кОГ 1 позицион" ных покоытий: сВязь покоьгтия поцложкой и 8 ГО изнОсОстОЙкость, СгОсоб ГазОпламенНОГО НБПЫЛ 8 НЛЯ КОМПОЗ ЦЛГ)н 51 ЫХ МБТ 8 РЛЭ" лов систем УеО-Уе;.Огда порошок выполнен в виде плакированнцх металлом оксиднцх частиц, имеет недостаток, котоОый состоит Б том, что получаемые и)крытия хара кте ризуОтс я н едостато 1ы ми Г 1 роч ностными связями между спдельньми частицамл Б покрытил, и между покрытием и подложки, что приводит к их Выкрашиванию, Зто обусловлено частичным окислениг ем металла пластичной 18 таллосв 51 гя, а такке недостаточным контактньгм взаимодействием мекду компонентами компози- ЦИОг 1 НОГО ПОРОШКБ, Акти Вьсе взаимодействие оксидньх частиц с пл=.сти- ЧРСКОЙ МВГВЛЛОСВЯЗКОЙ Б ПРОЦБССС НагЦЛР" НИЯ - ОДИН Из РЕШБ)ОЩИХ фаКТГР)огз, определяющих эксплуатацио":,нце хасактеристики покрытия, В этом случае создание В покоытии рдзвлтого мсталлическОГО каркаса. который обеспечит негбходимую СВЯЗЬ ПОКРЫТИЯ С ПОДЛОЖКОЙ И)ГЭБЫСг Г ЕГО СОПРОТИВЛЕНИ 8 ИЗНОСУ, БОЭМОЖ 1-:.0 ГР 1 гэких условиях газопламенного напылениГакирован)Ых порошков ту Оплавк 1 х Оксидов, при которых в покрытил образуется и зочное химическое соединение,Цельо лзобретения яьляется создаь 518 условий для получения износостолких ГОКоытий С ВЬСОКОЙ ПРОЧНОСТЬЮ С 8 Л 85 ИЯЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОРОШКОВ, ВЫПОЛНБННЫХ В виде плакированных металлом оксидных частиц, методом газоплазменного нагыл 85 ия.Для этого в известном способеазопламенного напыления, включающем напыление на упрочняемую поверхность изделия порошка оксида металла, пла,ированного металлом, газопламенную струю, Б зону взаимодействия металла и оксида, под углом 20 - 24 к оси струи на расстоянии 90- 110 мм от среза сопла газопламенной горелки под давлениРМ 0,6-0,7 УПа подае- ся воздух, подогреваемый до температуры газовой смеси, используемой при напылении. В результате на упрочняемой поверхности иэделия образуется износостойкое композиционное покрытие. Таким образом, сущность способа Газо- пламеннОГО напыления композиционных матер)лалов систем УеО - Уе, когда наиыляемый порошок представляет сооо)й оксид металла, плакированный металлом, в результате которого образуется износостойкае покрь" ие, заклочается в следующем,упрочняемсло поверхность детали или экспериментального образца подго". Явли:БЛ 1, ,Г 1 ромцвали бЕНЭОЛОМ ДЛЯ уБЛегИЯ жиров и масел, а затем подвергали ту поверхность пескоструЙной обоабОтке для . НЯТНЯ С 88 ПОВБЗХНОСТИ О 1 С 1,ДНОЛ ПЛБНКИ и придания шероховаОсти с цельо обеспечения хорошел сцепляемости покрытля с осново)1, Затем при помощи установк 11 для газопламенного 1:апыления порошковьх матег)иаловПг, "85 наносили нэ пОДГОтооленну:о упрочн 18 мую поверхности порошок Оксида 1 Втал.)а плакированного металлом, В качестве горя)чего газаспо.ьзовали ацетилсн 1 С 2-2) ГОСТ 5457-75, Распыляемь)й компо;-.иционный порошок оксида металла, плакированный металлом из питателя установки подавали по оси газопламенной струи. Угол напыления 90 О, т,е. горелка установле 1 а перпендикулярно к упрочняемой гсв,Охнссти, т,к, Г 1 ри этом достиГэется наи- О)льБ) Деформация напьляемых част 11, пои соудярении с поверхнОст)ЯО ОснОВЫ, В Газоплам 8 нную струю в зон) Взаимод 8 йс 1- Бия ьеталла и оксида под углом 20-24 к оси СТОЛЛ;-а гзассОЯЛь; 9 Д0 ММ ОТ Соеэа сопла 1 газопламенной горелкиЗртек) под давлением 0,6-0,7 УПа подавали воз,.".,ух, подогреваемый до температуры газовой с:.18 си, испОльзуемоЙ при нагЫлен 111, В кгБеч 1 Ом ОезульБт 8 Г 10 лучили покрьти 8, изОссстойкость и про-Ность сцегЛения ко. ТГ)0)ОГО г 1)ББЦСИЛБ Б " Оа.а Из)ОГ Г)Г ТО);КОС-,Ь и Грг)чОсть сцеГЗления 1 адгезик)покрц лй, )10."1 еньых попособу-прототигу.Одачд Б гаэопла)иенну 10 струю, В зону взаимодействия металла и оксида, воздуха приводит к увел 5 чению скорости Оаспыляемьх порош. .ОБЫК частиц Б 2 раза и, с)1 здовательно, Обеспечивает увеличение:Оинсгической энеЗГ 1 и соударяющихся с угрочн 5 емой поверхностью частиц, при это)л адгеэия частиц с основои также возрастает в среднем В 2 раза, Воздух, подаваемый в зону взаимо- действ)ля металла и Оксида, подогрева)от до тЕМПЕРатУРЦ Газг;ВОй СМЕСИ,:1 ТОгЫ НЕ СНИ- зи гь темпег)атуру напцляемьх частив и, следовательно, их прочностьсцепгения с Осчовой адгеэи)О),П р И М Е р 1 ПОсоб ПГ)И 11 рь)ЯЛГ ДЛ 5 ВСССТБ 1 ОВЛен 1 гЯ ПРСЯЛОЧНЦХ ПОВЕОХНОСТРЙ ва)1 а -,1 уфт сцепленля трактОООБ. Уат 8 риал Бала - с Галь 1; Циаме, р Б 1 Г ста 1 ББ) Вае"41,5 редла емый мой поверхности 40 80 мл;, Материал г 0 крытия - ОксиД алюминия А 2 ОЗ, 1 лаки 1 эованный никелем, Гскрьтие 2 нан.ли приПОМОЩИ СтаНОВКИ Д.Я ГЗЗОПЛаЕНОО Напыления УГ" Р, В качес-ве знергетическОГО Газа испол ьзовзли ацетилен С 2 2)ГОСТ 5 д 57-75, В газопламе 44 уз струю взону взаимодействия нлкегя М 1, 1". А 203,Год угло О) = 20-24 к оси струи на оасстсянли 90-110 мм гт среза сопла газоплазменной Горелки чертеж) под д;:Знлем0.,6-0,7 ЮГа подаваги воздух, подо"реевеый до то "Г 1 сратры Газс вой смеси, ис" ол. -зуемой пои 4 апыл" ни,. В г, - -.агднапыления на деталь 3 было ог; -че"; ио - 15крытие. Прочность сцепления пог ченныхГОКрЬТИЙ СОСтаВИла 60-О,. л 1 Га, ПОГ.СТОС -Ь5 - 8 микровеодгсть (23 - 25) 110 ЯГа От -носительная из носостой,ость 2-2,5. чтопочти в 2 раза превысило зти же Гоказзтели 20для покрытий, полученных по сгосоау-прототипу (таБлица), Основн ь е физико-;.Зханичзские свойства покрытий, полу аемьх по.:ред (а гаемому способу и способ - и рототипу, а также основные играл;етры гроцессов 25напыления приведены в таблице,Режимы напыления: дистанция напьле 1 ия - 120 мм:;астота вращечия - 100об/ми 4; давление а.етилена - 0,03 ЛПа;давление кислорода - 0,15 ЛПа. 30Прочность сцепления покрытий ,величина адгезии) опоеделялось путем вытяги-.вания щ гифта (штифтовая проба).Микротвердость измеряги на автоматическом микротвердомере "Шимадзу" тип У 35Япония), Пористость покрытий определилипланлметрическим методом наиеталлографИЧЕСКЛХ ШЛИфаХ, ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ Напьленных покрьтил определялл на машине трения Я - 94 типа ОГОЭ для ускоренных ис;ытаний ири скооостях 0,1 - 0,8 л 1/с,Чз тзблицы видно, что наиболее качественные покрытия из пороков сксидсв мя таллов, плакированных металлом по пэедлага мому сгособ,зоила ле 4 ого 14 апыления ПОл,чаютсл прпо;Зч воздуха псД у: лом 20- 4 к Оси ГазоГлазм нной струи на расстоянии 90-110 мм от среза сопла газопламенной горелки, В результате взаи одейстеия сксида алюминия и никеля в- рисутств.:и воздуха, подаваемого в зону взаимодействия образуется шпинель Мг,рОс, которая "связьвает компоненть покрытия и увеличивает его адгезио и изноСОСтОЙкОСть,эормула изобретения 1. Способ получения изнссостойкого композиционного иокрьтия, вклюающий нанесение на по-ерхность изделия газо- пламенным напылением порошка оксида ме-алла, плакированного металлом, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения адгезли и износостойкости, при напылении в зону взаимодействия металла и оксида подают воздух под давлением О,б - 0,7 МПа.2, Способ по п, 1, О т л и ч а ю щ и й с я тем, что воздух подаот в газопламенную струю на расстоянии 90 - 110 мм От среза сопла газопламенной горелки,3. Способ по и, 1, О т л и ч а ю щ и й с я тем, что воздух подогревают до те:пературы газовой смеси. 4, Способ по и, 1, о т л и ч а о щ и й с я тем, что воздух подают под углом 20 - 24 к Оси Гдзопламенной струи.1759559 Продолжение таблицы Составитель М.ЧерноволРедактор М.Стрельникова Техред М.Моргентал Корректор Н.Бучо Заказ 3140 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Г 1 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. на. 10