CS263531B1

CS263531B1 - Protective coating for heat and abrasive parts

Info

Publication number: CS263531B1
Application number: CS873532A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Ing Kraft; Miloslav Ing Csc Raboch
Original assignee: Kraft Jaroslav; Miloslav Ing Csc Raboch
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1989-04-14
Also published as: CS353287A1

Abstract

Řešení se týká ochranného povlaku pro tepelně a abrazivně namáhané součásti, u kterých vlivem provozních podmínek dochází k vysokému tepelnému a abrazivnímu opotřebení. Vyšší životnost a odolnost proti abrazi a tepelnému namáhání řeší ochranný povlak vytvořený směsí práškového přídavného materiálu, obsahujícího kromě niklu 0,2 až 1,5 % hmotnostních uhlíku, 0,1 až 20 70 hmotnostních chrómu, 0,1 až 7 % hmotnostních křemíku, 0,1 až 6 % hmotnostních boru, 0,1 až 8 % hmotnostních železa, 0,1 až 4 % hmotnostních kobaltu, 5 až 10 ,í hmotnostních wolframu, 0,05 až 3 % hmotnostní polybdenu, 0,05 až 4 % hmotnostní mědi a 5 až 10 % hmotnostních karbidu křemíku.The solution relates to a protective coating for thermally and abrasively stressed components, which, due to operating conditions, are subject to high thermal and abrasive wear. Higher durability and resistance to abrasion and thermal stress are achieved by a protective coating formed from a mixture of powdered additive material containing, in addition to nickel, 0.2 to 1.5% by weight of carbon, 0.1 to 20% by weight of chromium, 0.1 to 7% by weight of silicon, 0.1 to 6% by weight of boron, 0.1 to 8% by weight of iron, 0.1 to 4% by weight of cobalt, 5 to 10% by weight of tungsten, 0.05 to 3% by weight of polybdenum, 0.05 to 4% by weight of copper and 5 to 10% by weight of silicon carbide.

Description

Vynález se týká ochranného povlaku pro tepelně a abrazivně namáhané součásti, vytvořený heterogenní směsí práškového přídavného materiálu, který se vytvoří návarem nebo žárovým či plazmatickým nástřikem.The invention relates to a protective coating for thermally and abrasively stressed components formed by a heterogeneous mixture of powder add-on material, which is formed by welding or by heat or plasma spraying.

U dosud známých ochranných povlaků navařovaných práškovým přídavným materiálem se používá chemického složení, kde je 20 až 40 procent hmotnostních karbidu křemíku ve spojitosti s maximálně 5 % hmotnostními wolframu.The known protective coatings welded with powder add-on material use a chemical composition where 20 to 40 percent by weight of silicon carbide is associated with a maximum of 5% by weight of tungsten.

Nevýhodou tohoto řešení je, že vysoký obsah karbidu křemíku ztrácí svůj účinek vzhledem ke špatným operativním vlastnostem složení prášku a nekompenzuje malý obsah wolframu. To se negativně projevuje sníženou odolností proti abrazi a tepelnému namáhání za vyšších teplot.The disadvantage of this solution is that the high silicon carbide content loses its effect due to the poor operational properties of the powder composition and does not compensate for the low tungsten content. This has the negative effect of reduced abrasion resistance and heat stress at higher temperatures.

Jedním ze známých způsobů ochrany tepelně namáhaných součástí je použití ochranného dvouvrstvého povlaku podle čs. autorského osvědčení č. 196 846, jehož druhá vrstva obsahuje kromě niklu chróm, křemík, bor, železo, kobalt, molybden, wolfram a měÓ.One known method of protecting thermally stressed components is the use of a protective two-layer coating according to U.S. Pat. The second layer contains, in addition to nickel, chromium, silicon, boron, iron, cobalt, molybdenum, tungsten and copper.

Nevýhodou tohoto řešení je, že ochranný žárový nástřik je nutné provádět ve dvou vrstvách, přičemž ochranný povlak není odolný proti abrazi, ale pouze proti korozi za vysokých teplot.The disadvantage of this solution is that the protective thermal spraying has to be carried out in two layers, the protective coating being not abrasion resistant, but only corrosion at high temperatures.

Dalším známým řešením je kovová prášková směs pro nanášení navařovací pistolí podle čs. autorského osvědčení č. 255 990. Tato prášková směs se skládá z niklu, bóru, chrómu, křemíku a železa.Another known solution is a metal powder mixture for the application of a welding gun according to U.S. Pat. This powder mixture consists of nickel, boron, chromium, silicon and iron.

Nevýhodou směsi je, že vzhledem k širokému rozsahu použitého chemického složení není u návaru zaručeno dosažení stejných vlastností v celém objemy a tím dochází k lokálnímu snížení odolnosti návaru proti abrazi.The disadvantage of the mixture is that due to the wide range of chemical composition used, the weld deposit does not guarantee the same properties in the whole volume and thus the local abrasion resistance of the weld deposit is reduced.

Další nevýhodou je, že je určena pouze pro navařování.Another disadvantage is that it is intended only for surfacing.

- 2 263 531- 2 263 531

Nevýhody dosud známých řešení ochranných povlaků odstraňuje ochranný povlak pro tepelná a abrazivně namáhané součásti, vytvořený heterogenní směsí práškového přídavného materiálu podle vynálezu. Ochranný povlak obsahuje jako základní složku nikl a dále v procentech hmotnostních 0,1 až 20 chrómu, 0,1 až 7 křemíku, 0,1 až 6 bóru, 0,1 až 8 železa, 0,05 až 3 molybdenu, 0,05 až 4 mědi. Podstata vynálezu spočívá v tom, že ochranný povlak dále obsahuje 5 až 10 procent hmotnostních karbidu křemíku, 0,2 až 1,5 procent hmotnostních uhlíku, 0,1 až 4 procenta hmotnostní kobaltu a 5 až 10 procent hmotnostních wolframu.The disadvantages of the known protective coating solutions of the prior art are avoided by the protective coating for the thermal and abrasively stressed components formed by the heterogeneous powder add-on material mixture according to the invention. The protective coating contains nickel as a constituent and furthermore, by weight, 0.1 to 20 chromium, 0.1 to 7 silicon, 0.1 to 6 boron, 0.1 to 8 iron, 0.05 to 3 molybdenum, 0.05 up to 4 copper. The protective coating further comprises 5 to 10 weight percent silicon carbide, 0.2 to 1.5 weight percent carbon, 0.1 to 4 weight percent cobalt, and 5 to 10 weight percent tungsten.

Povlak tohoto složení je tepelně aktivován za teplot způsobujících natavení prvků úplné rozpustnosti se železem, jako jsou nikl a kobalt, nebo tvořících eutektikum se železem, jako uhlík, chróm, molybden, křemík, nikl. Ochranný povlak podle vynálezu má uplatnění především tehdy, když je požadována vysoká odolnost proti abrazi a tepelnému namáhání součástí.The coating of this composition is thermally activated at temperatures causing melting of complete solubility elements with iron, such as nickel and cobalt, or forming a eutectic with iron, such as carbon, chromium, molybdenum, silicon, nickel. The protective coating according to the invention has particular application when a high resistance to abrasion and thermal stress of components is required.

V důsledku tepelného režimu dojde k difuznímu spojení mezi povlakem a základním materiálem a k pevnému zakotvení karbidu křemíku v matrici ochranného povlaku, a tím k výraznému zvýšení odolnosti povlaku proti abrazi a proti cyklickému tepelnému namáhání. Vliv zvýšeného obsahu wolframu, karbidotvorného prvku se projeví následkem difúze za vysokých teplot též zvýšenou schopností povlaku proti abrazi a dále za zvýšených teplot dobrou odolností proti korozi spalinami.Due to the thermal regime, the diffusion bond between the coating and the base material and the silicon carbide firmly anchored in the protective coating matrix will significantly increase the abrasion and cyclic thermal stress resistance of the coating. Due to the high temperature diffusion, the effect of the increased tungsten content of the carbide-forming element also results in an increased abrasion-resistant coating and, at elevated temperatures, a good resistance to flue gas corrosion.

Použitím uvedené ochrany materiálu u vybraných dílů dojde k výrazné úspoře materiálu tím, že se prodlouží životnost těchto dílů nejméně třikrát a sníží se pracnost při zajišťování pro vozní spolehlivosti, aniž by byla nepříznivě ovlivněna jejich funkce.The use of said material protection on selected parts will result in significant material savings by extending the service life of these parts at least three times and reducing the laboriousness of providing operational reliability without adversely affecting their function.

Příklad 1Example 1

Příkladem použití je ochranný povlak pro tepelně a abrazivně namáhané součásti podle vynálezu, vytvořený žárovým nástřikem v tlouštce 1,2 mm kyslíkoacetylenovým hořákem, který obsahoval kromě niklu 0,21 % hmotnostních uhlíku, 12,2 % hmotnostních chrómu, 5,1 % hmotnostních křemíku, 5,2 % hmotnostních bóru, 3,4 % hmotnostních železa, 0,2 % hmotnostní kobaltu,An example of use is a protective coating for thermally and abrasively stressed components according to the invention, formed by a heat spraying in a thickness of 1.2 mm by an oxyacetylene burner, which contained besides nickel 0.21% carbon, 12.2% chromium, 5.1% silicon 5.2% by weight of boron, 3.4% by weight of iron, 0.2% by weight of cobalt,

5,1 % hmotnostních wolframu, 0,15 % hmotnostních molybdenu,5.1% by weight of tungsten, 0.15% by weight of molybdenum,

0,4 % hmotnostní mědi a 5 % hmotnostních karbidu křemíku. Následovalo přetavení povlaku stejným hořákem při teplotě 10400.4 wt% copper and 5 wt% silicon carbide. This was followed by remelting the coating with the same burner at 1040

- 3 263 53 i až 1080°C. Nástřik byl proveden na trubkách ekonomizéru parního kotle, který vyrábí 365 tun páry za hodinu. Trubky z materiálu třídy 12 měly průměr 28 mm, tlouštku stěny 4 mm. Jejich povrch byl před nástřikem otryskán a odmaštěn.- 3263 53 i to 1080 ° C. Spraying was performed on steam boiler economizer tubes, which produce 365 tons of steam per hour. The pipes of class 12 material had a diameter of 28 mm, a wall thickness of 4 mm. Their surface was blasted and degreased before spraying.

Příklad 2Example 2

Příkladem je vytvoření ochranného návaru v tloušíce 1 až 2 mm podle vynálezu hořákem i přídavným materiálem u mlecích desek ventilátorových mlýnů pro drcení uhlí, používaných v teplárnách. Po očištění dílů a přípravě ploch byly uvedené plochy a břity navařeny pomocí kyslíkoacetylenového plamene vAn example is the creation of a protective weld deposit in the thickness of 1 to 2 mm according to the invention by a burner and a filler material in the grinding plates of the fan mill for coal crushing used in heating plants. After cleaning the parts and preparing the surfaces, the surfaces and blades were welded with an oxyacetylene flame

v tlouštce 1,5 až 2 mm práškovým materiálem, který obsahoval kromě niklu 1,48 % hmotnostních uhlíku, 3,9 % hmotnostních kobaltu, 12,2 % hmotnostních chrómu, 4,9 % hmotnostních křemíku, 5,1 % hmotnostních železa, 5,3 % hmotnostních bóru, 9,8 % hmotnostních wolframu, 0,08 % hmotnostních molybdenu, 0,45 % hmotnostních mědi a 10 % hmotnostních karbidu křemíku. Následovalo přetavení povlaku stejným hořákem při teplotě 1030 ažIn a thickness of 1.5 to 2 mm, a powdered material containing, in addition to nickel, 1.48% by weight of carbon, 3.9% by weight of cobalt, 12.2% by weight of chromium, 4.9% by weight of silicon, 5.1% by weight of iron, 5.3% by weight of boron, 9.8% by weight of tungsten, 0.08% by weight of molybdenum, 0.45% by weight of copper and 10% by weight of silicon carbide. This was followed by remelting the coating with the same burner at a temperature of 1030 to 100 ° C

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Protective coating for thermally and abrasively stressed components, made up of a heterogeneous mixture of powder add-on material, containing as a base component nickel and in weight percentages of 0.1 to 20 chromium, 0.1 to 7 silicon, 0.1 to 6 boron,

0.1 to 8 iron, 0.05 to 4 molybdenum, 0.05 to 4 copper, characterized in that it further comprises 5% by weight of 10% by weight of silicon carbide, 0.2 to 1.5% by weight of carbon, 4 weight percent cobalt and 5-10 weight percent tungsten.