RU2718793C1 - Method of obtaining super-hard wear-resistant coatings with low friction coefficient - Google Patents

Method of obtaining super-hard wear-resistant coatings with low friction coefficient Download PDF

Info

Publication number
RU2718793C1
RU2718793C1 RU2019106258A RU2019106258A RU2718793C1 RU 2718793 C1 RU2718793 C1 RU 2718793C1 RU 2019106258 A RU2019106258 A RU 2019106258A RU 2019106258 A RU2019106258 A RU 2019106258A RU 2718793 C1 RU2718793 C1 RU 2718793C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coating
powder
friction coefficient
short
thickness
Prior art date
Application number
RU2019106258A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Викторович Харанжевский
Алексей Геннадьевич Ипатов
Михаил Дмитриевич Кривилев
Original Assignee
Евгений Викторович Харанжевский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Викторович Харанжевский filed Critical Евгений Викторович Харанжевский
Priority to RU2019106258A priority Critical patent/RU2718793C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2718793C1 publication Critical patent/RU2718793C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/144—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor the fluid stream containing particles, e.g. powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342—Build-up welding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of forming superhard wear-resistant coatings. Coating is applied on surface of steel substrate by short-pulse laser fusion of powder coating in one treatment. On steel substrate surface layer of powder suspension with thickness of 15–100 mcm is applied by means of pneumatic spraying, by dipping into suspension or by application by brush and roller. Powder composition used is a powder mixture of the following composition, wt. %: boron carbide B4C - base; boron nitride BN - 0–60 %; graphite GII-A - 0–20 %. Microhardness of the coating surface is HV 1600–4300, heat resistance is 900 °C, friction coefficient with lubrication is 0.03–0.04, friction coefficient without lubrication is 0.1–0.2.
EFFECT: technical result using this method consists in obtaining a superhard wear-resistant coating with low friction coefficient with thickness of 10–50 mcm per one treatment, having thickness gradient properties.
3 cl, 1 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к способам нанесения сверхтвердых износостойких градиентных покрытий путем короткоимпульсной лазерной наплавки порошковой композиции, нанесенной на металлическую поверхность. Заявленный способ может быть использован для повышения физико-механических свойств функциональных поверхностей эксплуатирующихся при повышенных усталостных, износных, термоциклических нагрузках, например, для повышения ресурса лопаток турбин, посадочных поверхностей роторов турбин, а также повышения антифрикционных свойств поверхностей стальных изделий, работающих в условиях масляного голодания.The invention relates to methods for applying superhard wear-resistant gradient coatings by short-pulse laser surfacing of a powder composition deposited on a metal surface. The claimed method can be used to increase the physicomechanical properties of functional surfaces operated at increased fatigue, wear, thermocyclic loads, for example, to increase the resource of turbine blades, landing surfaces of turbine rotors, as well as to increase the antifriction properties of the surfaces of steel products operating in conditions of oil starvation .

Уровень техникиState of the art

Известен способ получения износостойких сверхтвердых градиентных покрытий, а именно наплавка износостойких покрытий из порошковых материалов на деталях машин с использованием лазерного излучения. Изготовление сверхтвердых, износостойких покрытий на поверхности из порошковых материалов лазерным сплавлением похожи по своим технологическим процессам.A known method of producing wear-resistant superhard gradient coatings, namely, the surfacing of wear-resistant coatings of powder materials on machine parts using laser radiation. The manufacture of superhard, wear-resistant coatings on the surface of powder materials by laser fusion are similar in their technological processes.

Анализ технологии получения сверхтвердых, износостойких покрытий, а также эффективности предлагаемых технических решений по изготовлению покрытий будем рассматривать в одном ряду.An analysis of the technology for producing superhard, wear-resistant coatings, as well as the effectiveness of the proposed technical solutions for the manufacture of coatings, will be considered in one row.

Известен способ: 1) Способ получения композиционных покрытий методом коаксиальной лазерной оплавки. Формирование твердого, износостойкого покрытия происходит следующим образом: подвергаемые наплавке поверхности детали очищают, промывают и подвергают струйно-абразивной обработке, для придания обеспечивающей адгезию с покрытием шероховатости с последующей обдувкой сжатым воздухом. Очистке и промывке дополнительно подвергают поверхности детали, прилегающие к зоне наплавки. Подготавливают порошковый материал, который затем из двух дозаторов подают на поверхность детали в зону наплавки потоком аргона и выполняют наплавку импульсным лазерным лучом в среде аргона. Из одного дозатора в поток аргона подают армирующий неметаллический дисперсный порошок агломерированного карбида вольфрама WC фракцией 80,0-150,0 мкм, а из другого дозатора - металлический порошок сплава кобальта В3К фракцией 53-106 мкм. Наплавку осуществляют, по крайней мере, в два слоя лазерным лучом мощностью 2 кВт при скорости его перемещения в процессе наплавки 2 м/мин. При наплавке первого слоя порошок карбида вольфрама и порошок сплава кобальта подают в соотношении 1:4, при наплавке второго слоя устанавливают соотношение 1:5. Способ позволяет получать функционально-градиентные износостойкие покрытия с регулируемой твердостью по толщине.The known method: 1) A method for producing composite coatings by the method of coaxial laser melting. The formation of a hard, wear-resistant coating occurs as follows: the parts to be surfaced are cleaned, washed and subjected to blast-abrasive treatment to give roughness with adhesion to the coating, followed by blowing with compressed air. The surfaces of the part adjacent to the surfacing zone are additionally subjected to cleaning and washing. A powder material is prepared, which is then fed from two dispensers onto the surface of the part into the surfacing zone by an argon flow and surfacing is performed by a pulsed laser beam in argon medium. A reinforcing non-metallic dispersed powder of agglomerated tungsten carbide WC with a fraction of 80.0-150.0 μm is fed from one dispenser to an argon stream, and metal powder of a cobalt alloy B3K with a fraction of 53-106 microns is fed from another dispenser. Surfacing is carried out in at least two layers with a 2 kW laser beam at a speed of its movement during surfacing of 2 m / min. When surfacing the first layer, tungsten carbide powder and cobalt alloy powder are fed in a ratio of 1: 4; when welding the second layer, the ratio is 1: 5. The method allows to obtain functionally gradient wear-resistant coatings with adjustable thickness hardness.

Недостатками данного изобретения являются: 1) многостадийность нанесения покрытия; 2) использование крупных частиц порошковой композиции, затрудняет контроль пористости и прочности покрытия; 3) отсутствие возможности контролирования толщины наносимого покрытия; 3) сложность обеспечения равномерности по толщине и плотности исходной порошковой композиции.The disadvantages of this invention are: 1) multi-stage coating; 2) the use of large particles of the powder composition makes it difficult to control the porosity and strength of the coating; 3) the inability to control the thickness of the applied coating; 3) the difficulty of ensuring uniformity in thickness and density of the original powder composition.

Кроме того, в изобретении [1] используются порошковые композиции, не позволяющие получать покрытия с высокими физико-механическими свойствами, в частности, твердосплавное покрытие на основе карбида вольфрама обладает максимальной твердостью не выше 4000 кгс/мм2, рабочая температура эксплуатации не превышает 600°С., что не соответствует характеристикам сверхтвердых покрытий.In addition, the invention [1] uses powder compositions that do not allow to obtain coatings with high physical and mechanical properties, in particular, a tungsten carbide-based carbide coating has a maximum hardness of not higher than 4000 kgf / mm 2 , the operating temperature does not exceed 600 ° S., which does not correspond to the characteristics of superhard coatings.

В способе [1] подача порошка материала производится коаксиальным методом, который характеризуется повышенным расходом присадочного материала, а также требует систему управления за точной дозировкой подачи порошкового материала. С целью транспортировки порошкового материала используют защитный газ аргон, который подается в зону обработки через специальные каналы, что требует высокого расхода дорогостоящего газа (25-30 л/мин).In the method [1], the material powder is supplied by the coaxial method, which is characterized by an increased consumption of filler material, and also requires a control system for the exact dosage of the powder material. In order to transport the powder material, argon gas is used, which is supplied to the treatment zone through special channels, which requires a high consumption of expensive gas (25-30 l / min).

Для повышения адгезионной прочности покрытия в способе [1] предлагается производить предварительную струйно-абразивную обработку с целью получения шероховатой поверхности (Rz 20), что повышает себестоимость нанесения покрытия.To increase the adhesion strength of the coating in the method [1] it is proposed to perform preliminary jet-abrasive treatment in order to obtain a rough surface (Rz 20), which increases the cost of coating.

В качестве источники энергии используют непрерывное лазерное излучение мощностью 2 кВт. Непрерывное лазерное излучение сложно поддается регулированию при дозированной передаче тепла, что приводит к отсутствию контроля за процессами структурообразования в покрытии.As sources of energy using continuous laser radiation with a power of 2 kW. Continuous laser radiation is difficult to control with dosed heat transfer, which leads to a lack of control over the processes of structure formation in the coating.

В способе [1] толщина покрытий составляет от 500 до 2000 мкм, что негативно влияет на стойкость покрытия при эксплуатации в условиях высоких динамических и циркуляционных нагрузках.In the method [1], the thickness of the coatings is from 500 to 2000 μm, which negatively affects the resistance of the coating during operation under high dynamic and circulating loads.

Раскрытие изобретенияDisclosure of Invention

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения сверхтвердых, износостойких градиентных покрытий с низким коэффициентом трения.The objective of the present invention is to develop a method for producing superhard, wear-resistant gradient coatings with a low coefficient of friction.

Задачи, решаемые настоящим способом:Tasks solved in this way:

- обеспечение контроля структурообразования покрытия;- providing control of the structure formation of the coating;

- получение градиентных покрытий за одну обработку;- obtaining gradient coatings in one treatment;

- упрощение технологического процесса нанесения покрытия;- simplification of the coating process;

- получение сверхтвердой структуры покрытия.- obtaining a superhard coating structure.

Эти задачи решаются методом нанесения порошковой суспензии на поверхность стальной подложки методами пневмораспыления, окунанием в суспензию, или нанесением кистью, валиком с последующим короткоимпульсным лазерным оплавлением в защитной камере в защитной среде, например, аргона. Предварительно поверхность подложки подвергается механической очистке или предварительной лазерной маркировке с целью удаления окисных пленок и нежелательных примесей. Порошковую композицию подготавливают в виде суспензии, которую наносят на обрабатываемую часть изделия тонким слоем, затем с помощью лазерного короткоимпульсного излучения оплавляют, при этом используют порошковую смесь следующего состава (по массе):These problems are solved by applying a powder suspension to the surface of a steel substrate by means of pneumatic spraying, dipping into a suspension, or by brushing and roller coating followed by short-pulse laser melting in a protective chamber in a protective medium, for example, argon. Previously, the surface of the substrate is subjected to mechanical cleaning or preliminary laser marking in order to remove oxide films and unwanted impurities. The powder composition is prepared in the form of a suspension, which is applied to the treated part of the product with a thin layer, then melted using laser short-pulse radiation, using a powder mixture of the following composition (by weight):

a) Карбид бора В4С -a) Boron carbide B 4 C - основа %;the foundation %; b) Нитрид бора BN -b) Boron nitride BN - 0-60%;0-60%; c) Графит ГИИ-А -c) GII-A graphite - 0-20%;0-20%;

При предполагаемом содержании в порошковой суспензии компонентов достигаются требуемые характеристики покрытия, благодаря тому, что компоненты карбида и нитрида бора обеспечивают высокую механическую прочность, а наличие графитовых включений повышает антифрикционные свойства.With the expected content of the components in the powder suspension, the required coating characteristics are achieved due to the fact that the carbide and boron nitride components provide high mechanical strength, and the presence of graphite inclusions increases the antifriction properties.

Отличием от известного способа [1] получения сверхтвердых покрытий является метод короткоимпульсной лазерной обработки с длительностью импульса от 20-200 нс. В результате действия коротких импульсов происходит сверхбыстрый лазерный нагрев локального участка порошкового слоя до температур свыше 3500°С и последующем скоростном отводе тепла вглубь металлической подложки, при этом время одного цикла «нагрев-охлаждение» может составлять величину 10-7 с. В результате развития высоких температур на поверхности металлической подложки инициируются химические реакции взаимодействия компонентов порошковой композиции с материалом подложки, что обеспечивает высокую адгезионную прочность покрытия. Малая длительность лазерного воздействия на обрабатываемую поверхность приводит к получению однородного покрытия с низкой шероховатостью, как это показано на Фиг. 1. На Фиг. 1 после травления поперечного шлифа покрытия на подложке из никелевого сплава хорошо видно, что формируется равномерное по толщине покрытие (40 мкм), при этом на границе с подложкой формируется переходной слой, обеспечивающий атомное взаимодействие и высокую адгезионную прочность. Кроме этого особенности короткоимпульсной лазерной обработки создают возможность образования градиентного по химическому и фазовому составу покрытия. Таким образом, использование ВЛС приводит к существенному улучшению условий соединения покрытия с металлической подложкой.The difference from the known method [1] for producing superhard coatings is the method of short-pulse laser processing with a pulse duration of 20-200 ns. As a result of the action of short pulses, ultrafast laser heating of the local area of the powder layer to temperatures above 3500 ° C and subsequent high-speed heat removal deep into the metal substrate occurs, while the time of one heating-cooling cycle can be 10 -7 s. As a result of the development of high temperatures on the surface of the metal substrate, chemical reactions of the interaction of the components of the powder composition with the substrate material are initiated, which ensures high adhesive strength of the coating. The short duration of laser exposure to the surface to be treated results in a uniform coating with low roughness, as shown in FIG. 1. In FIG. 1, after etching the transverse thin section of the coating on a nickel alloy substrate, it is clearly seen that a coating uniform in thickness (40 μm) is formed, and at the same time, a transition layer is formed at the interface with the substrate, which ensures atomic interaction and high adhesive strength. In addition, the features of short-pulse laser processing make it possible to form a coating that is gradient in chemical and phase composition. Thus, the use of VLANs leads to a significant improvement in the conditions for joining the coating with a metal substrate.

Нижеследующий пример иллюстрирует способ по изобретению, но не ограничивает его.The following example illustrates, but does not limit, the method of the invention.

Пример 1. В качестве изделия выбрали штамп для обработки нержавеющей листовой стали размерами рабочей поверхности 40×5 мм, выполненного из штамповой стали X12. Сверхтвердое функциональное покрытие наносили следующим образом: рабочую поверхность штампа обработали пескоструйной обработкой с использованием белого электрокорунда 25А дисперсностью 10-40 мкм. Обработку производили в специальной камере при давлении сжатого воздуха 0,3-0,4 МПа. На обработанную поверхность наносили слой порошковой композиции методом пневмораспыления в закрытой камере, до достижения толщины порошкового слоя 40-50 мкм. Порошковую композицию готовили следующего состава (по массе):Example 1. As a product, a die was selected for processing stainless sheet steel with dimensions of the working surface of 40 × 5 mm made of die steel X12. An ultrahard functional coating was applied as follows: the working surface of the stamp was sandblasted using white alumina 25A with a dispersion of 10-40 microns. The treatment was carried out in a special chamber at a pressure of compressed air of 0.3-0.4 MPa. A layer of the powder composition was applied to the treated surface by pneumatic spraying in a closed chamber until the thickness of the powder layer was 40-50 μm. A powder composition was prepared as follows (by weight):

a) Карбид бора В4С -a) Boron carbide B 4 C - 50%;fifty%; b) Нитрид бора BNb) Boron nitride BN 40%;40% c) Графит ГИИ-А -c) GII-A graphite - 10%;10%;

Для формирования суспензии предварительно перемешанную порошковую композицию смешали с 2% раствором канифоли в этиловом спирте.To form a suspension, the pre-mixed powder composition was mixed with a 2% solution of rosin in ethanol.

Нанесенный порошковый слой на поверхности штампа подвергли выдержке в камере для пневораспыления, с целью полного испарения спирта из порошкового слоя в течение 1 минуты. Штамп с нанесенным порошковым слоем установили в защитную камеру, расположенной на рабочем столе лазерной установки. В качестве лазерной установки использовали генератор, вырабатывающий импульсное излучение с частотой импульса от 10-200 кГц, длительностью импульса 100 нс. Защитную камеру продували аргоном в течение 20 сек, для удаления воздуха при расходе газа аргона 5-10 л/ч. В дальнейшем порошковый слой обрабатывался с следующими режимами: скорость сканирования 50 мм/с, шаг сканирования 0,8 мм, частота импульса 80 кГц. Сканирование поверхности производили перпендикулярно длине рабочей поверхности штампа. Обработку производили один раз достижением толщины покрытия 15-25 мкм. Шероховатость поверхности нанесенного функционального сверхтвердого покрытия без дополнительной механической обработки составила Ra 3.2, при твердости поверхностного слоя 16 ГПа.The applied powder layer on the surface of the stamp was subjected to exposure in the chamber for pneumatic spraying, in order to completely evaporate the alcohol from the powder layer within 1 minute. The stamp with the applied powder layer was installed in a protective chamber located on the desktop of the laser unit. As a laser setup, a generator was used that produces pulsed radiation with a pulse frequency of 10–200 kHz and a pulse duration of 100 ns. The protective chamber was purged with argon for 20 seconds to remove air with an argon gas flow rate of 5-10 l / h. Subsequently, the powder layer was processed with the following modes: scanning speed of 50 mm / s, scanning pitch of 0.8 mm, pulse frequency of 80 kHz. Scanning of the surface was performed perpendicular to the length of the working surface of the stamp. Processing was performed once by reaching a coating thickness of 15-25 microns. The surface roughness of the applied functional superhard coating without additional mechanical treatment was Ra 3.2, with a surface layer hardness of 16 GPa.

Испытания штампов с нанесенными покрытиями показали, что срок службы штампа увеличилась на 45%. При этом качество среза листового металла по параметру шероховатости и сминания улучшилось на 20%. Микроскопические исследования показали, что в области режущих кромок не наблюдались деформации поверхности, формирование микротрещин, а также отслоения от поверхности штампа.Tests of coated dies showed that the service life of the stamp increased by 45%. At the same time, the cut quality of sheet metal by the roughness and creasing parameter improved by 20%. Microscopic studies showed that no deformation of the surface, the formation of microcracks, and also delamination from the surface of the stamp were not observed in the region of the cutting edges.

Пример 2. Обработка, описанная в примере 1, проведена дважды, то есть нанесено двухслойное покрытие. Твердость поверхностного слоя составила 43 ГПа.Example 2. The treatment described in example 1 was carried out twice, that is, a two-layer coating was applied. The hardness of the surface layer was 43 GPa.

Таким образом, заявленный способ по изобретению позволяет получить сверхтвердые функциональные покрытия с повышенной стойкостью к абразивному и тепловому изнашиванию, высокой ударной прочностью и может быть использовано для повышения стойкости металлорежущих инструментов, для увеличения термостойкости лопаток турбин, улучшению трибологических свойств узлов трения, эксплуатирующийся в условиях отсутствия смазки.Thus, the claimed method according to the invention allows to obtain superhard functional coatings with increased resistance to abrasive and thermal wear, high impact strength and can be used to increase the resistance of metal cutting tools, to increase the heat resistance of turbine blades, to improve the tribological properties of friction units, operated in the absence of grease.

Список источников, принятых во внимание при составлении заявкиList of sources taken into account when preparing the application

1. RU(11) 2503740(13) С2 С23С 4/12 (2006.01) B23K 26/34 Заявлено: 18.10.2011. Опубликовано: 10.01.2014 Описание изобретения к патенту РФ. Способ получения композиционных покрытий методом коаксиальной лазерной оплавки;1. RU (11) 2503740 (13) C2 C23C 4/12 (2006.01) B23K 26/34 Announced: 10/18/2011. Published: 01/10/2014 Description of the invention to the patent of the Russian Federation. A method for producing composite coatings by the method of coaxial laser fusion;

Claims (5)

1. Способ формирования на поверхности стальных изделий сверхтвердого износостойкого покрытия с низким коэффициентом трения, включающий нанесение порошковой обмазки и последующее короткоимпульсное лазерное оплавление, при этом используют порошкообразную композицию, содержащую, мас. %:1. The method of forming on the surface of steel products a superhard wear-resistant coating with a low coefficient of friction, comprising applying a powder coating and subsequent short-pulse laser fusion, using a powder composition containing, by weight %: нитрид бора BNboron nitride BN 0-600-60 графит ГИИ-АGII-A graphite 0-200-20 карбид бора В4СBoron carbide B 4 C основа,the foundation,
которые наносят на подложку из стали, никелевых или титановых сплавов, а короткоимпульсную лазерную обработку ведут в контролируемой газовой среде аргона.which are applied to a substrate of steel, nickel or titanium alloys, and short-pulse laser processing is carried out in a controlled argon gas environment. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что порошковая композиция содержит порошки с дисперсностью 1-10 мкм карбида бора, нитрида бора и графита.2. The method according to p. 1, characterized in that the powder composition contains powders with a dispersion of 1-10 μm boron carbide, boron nitride and graphite. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что лазерное оплавление осуществляют короткоимпульсным лазерным излучением с длительностью импульса не более 200 нс с обеспечением формирования устойчивых соединений и фаз, повышающих адгезию и твердость покрытия.3. The method according to p. 1, characterized in that the laser fusion is carried out by short-pulse laser radiation with a pulse duration of not more than 200 ns with the formation of stable compounds and phases that increase the adhesion and hardness of the coating.
RU2019106258A 2019-03-05 2019-03-05 Method of obtaining super-hard wear-resistant coatings with low friction coefficient RU2718793C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019106258A RU2718793C1 (en) 2019-03-05 2019-03-05 Method of obtaining super-hard wear-resistant coatings with low friction coefficient

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019106258A RU2718793C1 (en) 2019-03-05 2019-03-05 Method of obtaining super-hard wear-resistant coatings with low friction coefficient

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2718793C1 true RU2718793C1 (en) 2020-04-14

Family

ID=70277813

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019106258A RU2718793C1 (en) 2019-03-05 2019-03-05 Method of obtaining super-hard wear-resistant coatings with low friction coefficient

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2718793C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2742643C1 (en) * 2020-11-10 2021-02-09 Акционерное общество «ЦТК-ЕВРО» Use of a suspension of hexagonal boron nitride to increase the heat flux passing through structural elements exposed to uneven heating by an external source
RU2752403C1 (en) * 2020-09-16 2021-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Технология" Method for producing durable composite coating on metal parts
RU2754335C1 (en) * 2020-12-28 2021-09-01 Публичное акционерное общество «Транснефть» (ПАО «Транснефть») Method for laser-powder surfacing of electric engine shafts
CN114226734A (en) * 2021-12-17 2022-03-25 北京工商大学 Copper-containing wear-resistant coating on surface of titanium alloy manufactured by additive manufacturing and preparation process thereof
RU2772481C1 (en) * 2021-05-20 2022-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевская государственная сельскохозяйственная академия" Method for restoring the working valve face of the gas distribution mechanism of an internal combustion engine
CN115537803A (en) * 2022-10-09 2022-12-30 广东粤科新材料科技有限公司 WC-Ni wear-resistant coating on surface of 316L stainless steel and preparation method thereof

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6544599B1 (en) * 1996-07-31 2003-04-08 Univ Arkansas Process and apparatus for applying charged particles to a substrate, process for forming a layer on a substrate, products made therefrom
RU2209799C2 (en) * 2001-11-13 2003-08-10 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН Method of manufacturing superhard boron carbide-based material
KR20040031700A (en) * 2001-04-24 2004-04-13 이노베이티브 테크놀로지 인코포레이티드 An apparatus and process for solid-state deposition and consolidation of high velocity powder particles using thermal plastic deformation
EP2179816A2 (en) * 2008-09-08 2010-04-28 Rolls-Royce plc A method of repairing a coating on an article
CN101667538B (en) * 2004-08-23 2012-10-10 株式会社半导体能源研究所 Semiconductor device and its manufacturing method
RU2503740C2 (en) * 2011-10-18 2014-01-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of making composite coatings by coaxial laser surfacing
RU2542922C2 (en) * 2013-07-16 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Powder composition mixture for laser build-up on metal base
RU2652335C1 (en) * 2017-05-04 2018-04-25 Общество с ограниченной ответственностью "ФторКОМ" Method of forming anti-friction coating by the automated device of powder material supply in the laser processing area
US20180154443A1 (en) * 2016-12-06 2018-06-07 Velo3D, Inc. Optics, detectors, and three-dimensional printing

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6544599B1 (en) * 1996-07-31 2003-04-08 Univ Arkansas Process and apparatus for applying charged particles to a substrate, process for forming a layer on a substrate, products made therefrom
KR20040031700A (en) * 2001-04-24 2004-04-13 이노베이티브 테크놀로지 인코포레이티드 An apparatus and process for solid-state deposition and consolidation of high velocity powder particles using thermal plastic deformation
RU2209799C2 (en) * 2001-11-13 2003-08-10 Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН Method of manufacturing superhard boron carbide-based material
CN101667538B (en) * 2004-08-23 2012-10-10 株式会社半导体能源研究所 Semiconductor device and its manufacturing method
EP2179816A2 (en) * 2008-09-08 2010-04-28 Rolls-Royce plc A method of repairing a coating on an article
RU2503740C2 (en) * 2011-10-18 2014-01-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of making composite coatings by coaxial laser surfacing
RU2542922C2 (en) * 2013-07-16 2015-02-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Powder composition mixture for laser build-up on metal base
US20180154443A1 (en) * 2016-12-06 2018-06-07 Velo3D, Inc. Optics, detectors, and three-dimensional printing
RU2652335C1 (en) * 2017-05-04 2018-04-25 Общество с ограниченной ответственностью "ФторКОМ" Method of forming anti-friction coating by the automated device of powder material supply in the laser processing area

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752403C1 (en) * 2020-09-16 2021-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Технология" Method for producing durable composite coating on metal parts
RU2742643C1 (en) * 2020-11-10 2021-02-09 Акционерное общество «ЦТК-ЕВРО» Use of a suspension of hexagonal boron nitride to increase the heat flux passing through structural elements exposed to uneven heating by an external source
WO2022103305A1 (en) * 2020-11-10 2022-05-19 Акционерное Общество "Цтк-Евро" Use of a suspension of hexagonal boron nitride in a coating
RU2754335C1 (en) * 2020-12-28 2021-09-01 Публичное акционерное общество «Транснефть» (ПАО «Транснефть») Method for laser-powder surfacing of electric engine shafts
RU2772481C1 (en) * 2021-05-20 2022-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевская государственная сельскохозяйственная академия" Method for restoring the working valve face of the gas distribution mechanism of an internal combustion engine
CN114226734A (en) * 2021-12-17 2022-03-25 北京工商大学 Copper-containing wear-resistant coating on surface of titanium alloy manufactured by additive manufacturing and preparation process thereof
RU2800900C1 (en) * 2022-09-07 2023-07-31 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) Gradient material for joining bt1-0 titanium alloy with 316l stainless steel by direct laser growth method
CN115537803A (en) * 2022-10-09 2022-12-30 广东粤科新材料科技有限公司 WC-Ni wear-resistant coating on surface of 316L stainless steel and preparation method thereof
RU2819484C1 (en) * 2023-02-27 2024-05-21 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" Method of laser surfacing (welding) of metals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2718793C1 (en) Method of obtaining super-hard wear-resistant coatings with low friction coefficient
RU2503740C2 (en) Method of making composite coatings by coaxial laser surfacing
CN102465294B (en) Method for carrying out laser-cladding on high-hardness nickel-based alloy material in large area
Haldar et al. Identifying defects and problems in laser cladding and suggestions of some remedies for the same
JP5636052B2 (en) Coated cutting tool with platinum group metal concentration gradient and related process
Dhanda et al. Development and characterization of hard and wear resistant MMC coating on Ti-6Al-4V substrate by laser cladding
Yang et al. Effects of diamond size on the deposition characteristic and tribological behavior of diamond/Ni60 composite coating prepared by supersonic laser deposition
Radek et al. The WC-Co electrospark alloying coatings modified by laser treatment
Farayibi et al. Erosion resistance of laser clad Ti-6Al-4V/WC composite for waterjet tooling
RU2625618C1 (en) Method of making multi-layer compositive coating
KR20210060437A (en) Method and composition for forming hybrid aluminum composite coating
JP6034579B2 (en) Durable coated tool
KR20060123304A (en) Edge-provided tool and method for the manufacture thereof
Zhong et al. Surface morphology and microcrack formation for 7050-T7451 aluminum alloy in high speed milling
CN104525945B (en) The laser 3D of a kind of dip-roll sleeve bearing shell prints manufacture method
Mohanasundaram et al. A review on developing surface composites using friction surfacing
RU2605717C1 (en) Method of producing multilayer composite coatings
JPH05116003A (en) Tool member excellent in chipping resistance
RU2764912C1 (en) Method for obtaining a compound of steel with a titanium alloy by direct laser build-up
Laxminarayana et al. Study of surface morphology on micro machined surfaces of AISI 316 by Die Sinker EDM
RU2709550C1 (en) Method of hardening nickel-chrome-boron-silicon coating on metal parts
TWI690413B (en) Corrugating roller and fabrication method thereof
RU2478139C2 (en) Method of ion-plasma application of coating in vacuum to surface of die impression from heat-resistant nickel alloy
Astafeva et al. Evaluation of the Hardness and Wear Resistance of Alloyed Coatings From Fastening CuSn/CrxCy Mixture Hardened by Plasma and Laser
RU2652335C1 (en) Method of forming anti-friction coating by the automated device of powder material supply in the laser processing area

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210306