Способ получения композиционных покрытий из порошковых материалов

(54) СПОСОБ ПОЛУЧ ПОКРЬПИИ ИЗ ПОРОШ (57) Изобретениеполучения компози способа тносит ионных покрытии из ента. Порошковый м ого м ал Иэобретениполучения ком е одерасплавуок флюиспо жать ный и гом, може ошению к тив порошковых мат ким напылением понента пор0-30 об,Ж,нт склонен егкаа в ав а ко аличкий стве ли .,е окисвано при нанена различныеЦель изобргезионной и кпокрытий,При напылериала содержплавкий камполичестве 20-5 копла лению лпон талиения - повышение аезионной прочности едл крытий ии порошкового м о но п т легконий в ко его туго- и нты; послед ого компаненущественна ратур темп нта иаб.Е, темп рживают выш кага компан ими скиепаненкрытиокрытия поддуры легкапла у ко ОСУДАРСТВЕННЬ 1 Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Миронов В.А. и др. Электрофизические методы получения покрытий,Рига: Знкатне, 1986, с, 212,Получение покрытий высакотемпературным распылением, - М.: Атомиздат,1973, с, 270 относится к способам озиционных покрьггий из ериалов газотермичеси может быть испольэо ении защитных покрытий е температуры плавления тугоплав порошковых матери,ълов при газатермическом напылении и может быть использовано при нанесении защитных;:асрьггий на различные детали. Цельизобрегения - повышение адгеэионнайи когезионной прочности покрытий. Поизобретению при напьленн,. порошковогоматериала, содержащего туго- и легкоплавкий компоненты н количестве 20 -50 об.Х последнего, температурупокрытия поддерживают в интервале температур плавления компонентов, Порошковый материал при этом может содержать активчый по отношению к легкоплавкому компоненту порошок Флюса вколичестве 10-30 об,Е. Покрытия, полученные предложенным способом, обладают в 2-2,5 раза большей адгезианной и когезионной прочностью, 1 з.и,ф-лы, 4 табл. женный способ получения по рактеризуется тем,чта в пр цессе газотермического напыления в бъеме покрытия постоян вует расплав легкаплавк та, который позволяет с интенсифицировать физик процессы, протекающие м гмп покрытия, а такжеем и основой. Кроме того, происходитактивное растворение в расплаве оксидных пленок, покрывающих поверхностиосновы и частиц тугоплавких материа 5лов, что благоприятным образом отражается на формировании когезионнойи адгезионной прочности покрытия. Образующийся расплав легкоплавкогокомпонента удерживается в объеме покрытия благодаря действию капиллярных сил в формирующемся тугоплавкомкаркасе. Тугоплавкий каркас защищаетрасплав легкоплавкого материала отгазодинамического воздействия на него высокотемпературной газовой струи,Покрытия, полученные предложенным,способом, отличаются своеобразной литой структурой, Практически отсутствуют оксидные пленки, разделяющие 20две основные фазы покрытия.Предложенный способ осуществляютследующим образом.В смесителе готовят шихту, пред-.ставляющую собой смесь туго- и легкоплавкого металлов, Затем осуществляют газотермическое напыление шихты на деталь, при этом в процессе напыления температуру формирующегопокрытия поддерживают в диапазонетемператур Т(ТТщ. В процессеплазменного напыления уменьшают дистанцию с тем, чтобы одновременно снапылением покрытия происходил егонагрев за счет теплового воздействияплазменной струи. Температуру покрытия при его напылении контролируют либо путем проведения предварительного экспериментального исследования технологических параметров 40напыления, либо с помощью пирометра,либо визуально, В последнем случаепосредством регулировки дистанции напыления добиваются режима, при котором в процессе напыления на поверхности покрытия постоянно виден расплав легкоплавкого компонента,Покрытия, получаемые при этом,обладают высокой адгезионной и когезионной прочностью.При нанесении покрытий из активноокисляющихся на воздухе порошковыхматериалов в механическую смесь добавляют порошок флюса 10-30 об,7.Действие флюса сводится к раскислению поверхности детали и частиц тугоплавких металлов, что приводит к болееактивному их смачиванию расплавомлегкоплавкого металлического компонента. В результате адгеэионная и когезионная прочность покрытий еще более возрастает. При объемном содержании флюса менее 107 действие его проявляется весьма незначительно, что связано с неполным смачиванием поверхности тугоплавких частиц и основы. Чрезмерное введение флюса (более 30 об.Е) вызывает появление эффекта разупрочнения в приграничных и приконтактных областях, так как при этом значительный объем флюсующего компонента остается в объеме покрытия и на границе его раздела с основой в виде отдельных включений.Данные включения не только не участвуют в раскислении взаимодействующих металлических компонентов покрытия и поверхности основы, но являются препятствием для сближения поверхностей частиц на необходимое минимальное расстояние, обеспечивающее установление. прочных химических связей.П р и м е р, Наносили композиционные покрытия газотермическим способом путем напыления на стальные плоские образцы механических порошковых смесей, состоящих из туго- и легкоплавких металлических порошков, состав которых приведен в табл.1-3. Для напыления в качестве плазмообразующего газа использовали аргоноводородную смесь. Приготовление порошкового материала производили путем механического смешивания порошков в смесителе в течение 30 мин. Измерение прочности сцепления покрытий осуществляли штифтовым методом. Напыление осуществляли через установленную на выходе плазмотрона насадку, выполненную из силицированного графита, В процессе напыпения происходит высокотемпературный разогрев насадки, который посредством излучения вносит дополнительную тепловую мощность в формирующееся покрытие. Дистанцию постепенно увеличивали от 50 до 90 мм, поддерживая температуру покрытия на заданном уровне. Покрытия получали из сле-. дующих порошковых композиций: 1 медь (ПМС) - алюминий (ПА), 2 - железо (ПЖРВ) - латунь (ПЛ 63), 3 - самофлюсующийся твердый сплав на основе кобальта (ПГК) - латунь (ПЛ 63). Во всех порошковых смесях выдерживали постоянное объемное со1618779 ность покрьггий позвав тас г и 2 - 2, 5 рза что позволит шир, ь;,-.с цгьзоватьизобретение в наропис и хо сяйс:тве. формулаизобиетеиия 1, Способ получения киисозипи исных покрытий из порси,овык материалов, включающий газотерми сеекое напыление порошкового ма.бернала, содержащего тугоглавкии компонент и20-50 об,% .егкоппавкс го к змпснента,т л и ч а ю щ и й с я тем,с целью повышения ацгезиониой и когезионной прочности покрытий, температуру покрытия в процессе напыления Та блица 1 Содержание алюминия в покрытии, об. % Температура покрытия в процессе напыления, С 20 30 40 10 60 25 о 5 15 39 22 60 18 48 20 55 200 60 28 70 25 64 30 73 27 66 22 57 22 53 1400 24 60 28 72 31 74 25 69 23 59 600 40 85. 48 97 43 91 50102 22 61 31 72 660 68120 44 109 17 44 55114 49107 30 69 800 Напыление и последующий нагревдо Т,пл. легкоплавкого компонента (известныйспособ) 10-20 40.-50 П р и м е ч а н и е. Верхняя и нижняя цифры обозначают соответственно адгезионную и когезионную прочность покрь:.тий. держание компонентов: тугоплавкийкомпонент (ПМС, ПЖРВ, ПГК) 70%,легкснлавкий компонент (ПА - 4, ПЛ 63)30%,Для получения покрытия системымедь-алюминий применяли флюс марки34 А состава, мас,%: КС 1 40 ф Нар 10,ИаС 1 30; ЕдС 1 10; БпС 1 5 СаС 1 5,т, пл600 ОС,Для получения покрьггий системыжелезо-латунь, а также (ПГК)латун. применяли флюс: НВО;НаВ 07 7,7; СаГ2; 810 50, лигатура (48% А 1, 48% Са, 4% Мд) 0,3,температура флюса 900 С,сьевРезультаты испытаний покрытийна адгеэионную и когезионную прочность, полученных при использованиисмеси легкоплавкого и тугоплавкогокомпонентов беэ применения флюса,приведены в табл.1 - 3.Резулы аты испытаний на адгезионную и когезионную прочность покрытий,полученных с использованием флюса,приведены в табл.4Как видно из результатов испытаний, адгеэионная и когезионная прочподдерживают ниже температуры плавления тугоплавкого кс:мпонента и выше 20 температуры плавления легкоглавкого,2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в порошковый мат-"риал,.содержащий в качестве легкоплавкого компонента легкоокисляющиеся материалы, дополнительно вводятактивный по отношечию к расплаву легкоплавкого компонента порошок флюсав количестве 10-30 об.%.45 94 1000 30-35 70-75 Т а б л и ц а 3 60 50 10 2670. 30 77 34 83 35 80 32 78 29 75 200 26 71 20 64 33 80 24 2557 60 20 51 400 45100 34 80 31 72 40 89 35 81 25 68 600 60130 33 70 58141 67153 54125 38 88 900 28 75 49131 56138 55130 50122 1000 40-45 80-90 нента Температура покрытия в про - цессе напыления, Со Напыление и последующий нагревдо Т.пл. легкоплавкого компонента (известныйспособ) Температура покрытия в процессе напылеония, С Напыление и последующий на гр евдо Тепле легкоплавкого компоСодержание латуни в покрытии, об.720 30 40 50 Содержание латуни в покрытии, об, 7 20 ЗО40Заказ 24 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород ул. Гагарина,01 25 65 28 70 31 74 48 97 55 114 42 .90 19 54 23 62 35 83 54 111 61 125 57 115 35-4080-10025-3060-7045-50100-12060-70130-15055-65120-140 17 48 25 66 36 86 60 118 68 133 58 119 23 57 21 52 33 80 73 155 78 168 69 150 16 43 22 60 37 88 58 115 64 130 54 110 18 50 19 50 30 74 65 144 72 153 66 145 13 33 19 55 35 83 52 110 55 110 47 95 14 45 16 47 24 65 56 130 61 138 54 125