CS253852B1 - Method of desoxydation of the thermicaly deposited layers - Google Patents
Method of desoxydation of the thermicaly deposited layers Download PDFInfo
- Publication number
- CS253852B1 CS253852B1 CS843512A CS351284A CS253852B1 CS 253852 B1 CS253852 B1 CS 253852B1 CS 843512 A CS843512 A CS 843512A CS 351284 A CS351284 A CS 351284A CS 253852 B1 CS253852 B1 CS 253852B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- coating
- substrate
- diffusion
- metal
- sprayed
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
Způsob desoxidace termicky nanášených vrstev patří do oboru povrchových úprav materiálu. Způsobu desoxidace může být využito v oblasti termických nástřiků, práškové metalurgie a difůzního svařování. Řeší zvyšování adhezních vlastností termicky stříkaných kovových povlaků na kovovém podkladu tím, že nastříkaná součást se žíhá ve vakuu za přítomnosti par prvků majících vyšší afinitu ke kyslíku než mají materiály povlaku a podkladu (například povlak Cu na podkladu Ni v parách Zn, povlak Al na podkladu Cu v parách Mg). Tím se v rozhraní mezi povlakem a podkladem odstraní oxidická bariéra a vytvoří se podmínky k rozvoji difúzních procesů mezi oběma materiály soustavy i v povlaku samotném. Průběh difúze pak mění typ spojení povlaku s podkladem z adhezního na difúzní a zvyšuje přilnavost povlaku.The method of desoxidation of thermally applied layers belongs to the field of material surface treatment. The method of desoxidation can be used in the field of thermal spraying, powder metallurgy and diffusion welding. It addresses the enhancement of the adhesion properties of thermally sprayed metal coatings on a metal substrate by annealing the sprayed component under vacuum in the presence of vapor elements having a higher oxygen affinity than the coating and substrate materials (e.g., Cu coating on Ni substrate in Zn vapor, Al coating on substrate Cu in Mg). As a result, the oxidic barrier is removed at the interface between the coating and the substrate and conditions are created to develop diffusion processes between the two system materials and the coating itself. The course of the diffusion then changes the type of bonding of the coating to the substrate from the adhesive to the diffusion and increases the adhesion of the coating.
Description
Nevýhodou termicky stříkaných povlaků je však jejich malá přilnavost (adheze) k základnímu materiálu součásti. Tato vlastnost limituje v podstatě životnost stříkaných součástí nebo celých skupin. Výrobci zařízeni pro nástřik řeší tuto otázku zvyšováním dopadové rychlosti natavených částic přídavného materiálu. Dalším užívaným způsobem zvýšení adheze je tepelné zpracování v pecích s běžnou atmosférou při stanovené teplotě (žíhání). Toto tepelné zpracování však neumožňuje rozvinout difúzní pochody na rozhraní nástřik-základní materiál v podstatné míře, takže i zvýšení adhezní pevnosti je nepodstatné.However, a disadvantage of thermally sprayed coatings is their low adhesion to the base material of the component. This property essentially limits the life of the sprayed parts or entire groups. Injection molding machine manufacturers address this issue by increasing the impact velocity of the molten filler particles. Another method of increasing adhesion is by heat treatment in furnaces with a normal atmosphere at a specified temperature (annealing). However, this heat treatment does not allow the diffusion processes at the feed-to-base interface to be developed to a substantial extent, so that even an increase in adhesion strength is not significant.
Termickými nástřiky jsou na povrch kovových dílců nanášeny kovové přídavné materiály, které na dílci tvoří ochranné povlaky. Během stříkání procházejí tyto materiály ve formě prášků nebo drátu silným zdrojem tepla (plamenem, elektrickým obloukem, plazmovým sloupcem aj.), kde jsou ohřátý na vysokou teplotu a částečně nebo zcela nataveny. Natavené částice jsou při průletu prostředím k povrchu základního materiálu různou měrou (závislou na použité technologii stříkání) oxidovány. Po nárazu na materiál, na nějž jsou nanášeny, se částice výrazně deformují, a to tím více, čím je jejich rychlost větší a čím výše jsou ohřátý. Nastříkaná vrstva má zřetelnou vrstvenou strukturu prostoupenou častými póry a plenami kysličníků. Protože i povrch stříkaného materiálu je přirozeně oxidován, dochází ke kovovému styku mezi nanášenými částicemi a materiálem jen v takových místech, ve kterých byl kysličnikový povrch kovu i částice mechanicky rozrušen při dopadu částice na stříkaný povrch. To ovšem způsobuje, že adhezní vlastnosti nástřiku jsou ve srovnání s pevností základního materiálu nízké. Nízké hodnoty pevnosti má i sama nastříkaná vrstva, která může vlivem dilatačního pnutí praskat nebo se i odlupovat z povrchu základního materiálu.Thermal additions to the surface of the metal parts are applied to the metal additive material, which forms protective coatings on the part. During spraying, these materials, in the form of powders or wires, pass through a strong heat source (flame, electric arc, plasma column, etc.) where they are heated to a high temperature and partially or fully melted. The molten particles are oxidized to varying degrees (depending on the spray technology used) as they pass through the environment to the surface of the base material. Upon impact on the material to which they are applied, the particles become significantly deformed, the more the higher their velocity and the higher they are heated. The spray layer has a distinct layered structure permeated by frequent pores and oxides. Since the surface of the sprayed material is naturally oxidized, the metal contact between the deposited particles and the material occurs only in places where the oxygen surface of the metal and the particle has been mechanically disrupted when the particle strikes the sprayed surface. However, this causes the adhesive properties of the feed to be low compared to the strength of the base material. Even the sprayed layer itself has low strength values, which can crack or peel off from the surface of the base material due to expansion stress.
Navržený a laboratorně ověřený způsob desoxrdace řeší zvýšení adheze i koheze kovových povlaků stříkaných na kovovou podložku tím, že odstraňuje oxidické pleny na rozhraní nástřik-základní materiál i v nástřiku samotném, vznikající během procesu stříkání. Podle stability oxidů tvořících oxidické vrstvy dochází k rozkladu oxidů za určité teploty a určitého parciálního tlaku kyslíku a to již ve vzdušném vakuu, např. NiO. Oxidy stabilnější je možno rozložit ve vakuu redukční atmosférou tvořenou parami kovů, majících větší afinitu ke kyslíku než má materiál povlaku a podložky. Kyslík z rozkládaných oxidů se přednostně váže na páry těchto kovů a vytváří s nimi stabilnější oxidy než jsou původní oxidy kovů povlaku a podložky. Desoxidaci rozhraní jsou vytvořeny předpoklady pro těsný kontakt atomů kovů povlaku a základního materiálu. Při vhodně volených podmínkách (tj. určité teplotě, podtlaku, času a složení atmosféry) dochází k rozložení kysličníků a k difúzi atomů základního materiálu do materiálu povlaku a materiálu povlaku přes rozhraní do základního materiálu. Metoda je použitelná pro zpracování kovových povlaků na kovové podložce vytvořených libovolnou technologií žárového stříkání.The proposed and laboratory-verified deoxidation method solves the increase in adhesion and cohesion of the metal coatings sprayed onto the metal substrate by removing the oxide diapers at the spray-base material interface and in the spray itself formed during the spraying process. According to the stability of the oxides forming the oxide layers, the decomposition of the oxides occurs at a certain temperature and a certain partial pressure of oxygen already in an air vacuum, eg NiO. The more stable oxides can be decomposed under vacuum by a metal vapor reducing atmosphere having a greater affinity for oxygen than the coating and substrate material. The decomposed oxides of oxygen preferably bind to the vapors of these metals and form with them more stable oxides than the original metal oxides of the coating and backing. Preconditions for close contact of the metal atoms of the coating and the base material are created by deoxidation of the interface. Under appropriately selected conditions (i.e., a certain temperature, vacuum, time, and atmosphere composition), oxides are distributed and atoms of the base material are diffused into the coating material and the coating material through the interface into the base material. The method is applicable to the processing of metal coatings on a metal substrate produced by any thermal spray technology.
Uvedeným způsobem tepelného zpracování soustavy nástřik-základní materiál je dosaženo zcela nové kvality spoje: spojení převážně adhezního typu se mění na spojení difúzní. V praxi to znamená, že adheze (přilnavost) povlaku se podstatně zvýši (jak prokázaly laboratorní zkoušky).With this method of heat treatment of the feed-to-base material system, a completely new quality of the joint is achieved: the bond of the predominantly adhesive type becomes a diffusion bond. In practice, this means that the adhesion of the coating will increase substantially (as demonstrated by laboratory tests).
Pro praktickou aplikaci uvedené metody je nutno tepelné zpracování provádět ve vakuové peci s možností regulovat teploty v rozsahu 200-1 000 °C ±2 °C. Současně s žíhanou nastříkanou součástí je v peci (podle stability oxidů v povlaku a rozhraní) taven kov vytvářející páry, na které se váže kyslík z atmosféry pece i kyslík z rozložených oxidů. Tim se dále snižuje parciální tlak kyslíku v peci. Po rozložení oxidické bariéry dochází během určité doby (závislé na kombinaci materiálů povlaku a podložky) k difúzním pochodům.For the practical application of the method, the heat treatment must be carried out in a vacuum furnace with the possibility to regulate temperatures in the range of 200-1000 ° C ± 2 ° C. Simultaneously with the annealed sprayed component, a vapor-forming metal is melted in the furnace (depending on the oxide stability in the coating and interface) to which both oxygen from the furnace atmosphere and oxygen from the decomposed oxides bind. This further reduces the oxygen partial pressure in the furnace. Diffusion processes occur over a period of time (depending on the combination of the coating materials and the substrate) after the oxide barrier has been deployed.
Příklady desoxidace:Examples of desoxidation:
1. Materiál povlaku: CuSNg (cínový bronz)1. Coating material: CuSNg (tin bronze)
Základní materiál: NiBase material: Ni
Atmosféra: páry Zn Teplota žíhání: 500 °C Doba žíhání: 1 h Podtlak řádově: 10 4 PaAtmosphere: steam Zn Annealing temperature: 500 ° C Annealing time: 1 h Vacuum of the order: 10 4 Pa
Při tomto žíhání probíhá reakce rozkladu kysličníku Cu20 z povlaku podle rovnice:In this annealing reaction, Cu 2 O decomposition from the coating proceeds according to the equation:
CUjO + Zn -r 2 Cu + ZnOCu 2 O + Zn -r 2 Cu + ZnO
NiO z podložky je méně nestabilní a rozkládá se v prostém vakuu. Nově vzniklý kysličník zineč natý je stabilnější než Cu20.NiO from the substrate is less unstable and decomposes in a simple vacuum. The newly formed zinc oxide is more stable than Cu 2 O.
2. Materiál povlaku: Al Základní materiál: Cu Atmosféra: páry Mg2. Coating material: Al Base material: Cu Atmosphere: vapor Mg
Povlak 2 A12O3 + 6 Mg ► 4 Al + 2 MgOCoating 2 Al 2 O 3 + 6 Mg ► 4 Al + 2 MgO
Podložka: Cu2O + Mg ——» 2 Cu + MgOWasher: Cu 2 O + Mg —— »2 Cu + MgO
3. Materiál povlaku: ocel Základní materiál: ocel Atmosféra: páry Ti3. Coating material: steel Base material: steel Atmosphere: Ti pairs
Fe3O4 + 2 Ti -> 3 Fe + 2 TiO2 Fe 3 O 4 + 2 Ti -> 3 Fe + 2 TiO 2
Tohoto způsobu desoxidace může být využito v oblasti termických nástřiků, práškové metalurgie a difúzního svařování.This method of deoxidation can be used in the field of thermal spraying, powder metallurgy and diffusion welding.
PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS843512A CS253852B1 (en) | 1984-05-12 | 1984-05-12 | Method of desoxydation of the thermicaly deposited layers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS843512A CS253852B1 (en) | 1984-05-12 | 1984-05-12 | Method of desoxydation of the thermicaly deposited layers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS351284A1 CS351284A1 (en) | 1985-09-17 |
| CS253852B1 true CS253852B1 (en) | 1987-12-17 |
Family
ID=5375431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS843512A CS253852B1 (en) | 1984-05-12 | 1984-05-12 | Method of desoxydation of the thermicaly deposited layers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS253852B1 (en) |
-
1984
- 1984-05-12 CS CS843512A patent/CS253852B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS351284A1 (en) | 1985-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9638276B2 (en) | Brake disc and method for producing a brake disc | |
| EP1780298A1 (en) | Y2o3 thermal sprayed film coated member and process for producing the same | |
| JP3065674B2 (en) | Protective layer for base and method for forming protective layer | |
| WO2012128327A1 (en) | Laminate, conductive material, and process for producing laminate | |
| JP2009138231A (en) | Method for forming black yttrium oxide sprayed coating and black yttrium oxide sprayed coating member | |
| EP2182183B1 (en) | Mobile sealing body of a valve exposed to hot gasses | |
| CN114032537A (en) | Method for enhancing bonding strength of cold spraying coating and base material | |
| EP0623415A1 (en) | Method of making cathode targets comprising silicon | |
| US6607787B2 (en) | Process for producing a coating on a refractory structural member | |
| Guo et al. | Oxyacetylene torch ablation resistance of Co-modified WC coating deposited on C/C composites by supersonic atmosphere plasma spraying | |
| CN105385922B (en) | A kind of multi-principal elements alloy containing ceramic phase and its method for handling titanium alloy surface | |
| JPH0570268A (en) | Carbon member with melt-sprayed metal coating layer excelling in adherence | |
| EP2216418B1 (en) | Insulation structure of an induction heating coil | |
| US2988807A (en) | Method of aluminizing cobalt base alloys and article resulting therefrom | |
| CN102127729B (en) | Soldering strengthening method for thermal sprayed coating on surface of metal material | |
| CS253852B1 (en) | Method of desoxydation of the thermicaly deposited layers | |
| KR20190097933A (en) | A pipe having a multilayer coating layer on the inner surface thereof and method of manufacturing the same | |
| CN108611588B (en) | A kind of alloy coating resistant to high temperature oxidation and corrosion of sulfur and chlorine and preparation method thereof | |
| Bobzin et al. | Electrical contacting of high-velocity-air-fuel sprayed NiCr20 coatings by brazing | |
| CN111893418B (en) | A method for improving high temperature oxidation resistance of nickel-based alloy surface | |
| CN105441769B (en) | A kind of multi-principal elements alloy and its method for handling aluminum alloy surface | |
| CN105331869B (en) | A kind of multi-principal elements alloy and its method for processing titanium alloy surface | |
| JPH05271900A (en) | Heating and pressurizing method of thermally sprayed film | |
| KR20230109479A (en) | Spray coating composition and method of spray coating for improving corrosion resistance and acid resistance | |
| CN112226723A (en) | Preparation method of aluminum-containing alloy coating in atmospheric atmosphere |