CZ283203B6 - Způsob výroby samonosných těles na bázi keramiky vytvářených metodou plazmového nanášení na duté nebo plné jádro - Google Patents

Způsob výroby samonosných těles na bázi keramiky vytvářených metodou plazmového nanášení na duté nebo plné jádro Download PDF

Info

Publication number
CZ283203B6
CZ283203B6 CZ962038A CZ203896A CZ283203B6 CZ 283203 B6 CZ283203 B6 CZ 283203B6 CZ 962038 A CZ962038 A CZ 962038A CZ 203896 A CZ203896 A CZ 203896A CZ 283203 B6 CZ283203 B6 CZ 283203B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
core
plasma
bodies
ceramic
self
Prior art date
Application number
CZ962038A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ203896A3 (cs
Inventor
Karel Ing. Neufuss
Pavel Dr. Ing. Drsc. Chráska
Original Assignee
Ústav Fyziky Plazmatu Av Čr
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 Ústav Fyziky Plazmatu Av Čr filed Critical Ústav Fyziky Plazmatu Av Čr
Priority to CZ962038A priority Critical patent/CZ203896A3/cs
Publication of CZ283203B6 publication Critical patent/CZ283203B6/cs
Publication of CZ203896A3 publication Critical patent/CZ203896A3/cs

Links

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

Způsob výroby samonosných těles na bázi keramiky, zejména těles rotačního tvaru, těles rotačního tvaru jednostranně uzavřených a samonosných rovinných těles vytvářených pomocí plazmového nanášení na duté nebo plné jádro s tepelnou roztažností jádra vyšší než má připravované samonosné těleso, u kterého se plazmové nanášení provádí na předehřáté jádro o teplotě 150 až 550 .sup.o.n.C s podélným gradientem v rozmezí 0,5-90 .sup.o.n.C mezi konci rotačních těles resp. mezi okraji a těžištěm u rovinných těles a práškový materiál natavený proudem plazmatu se nanáší na jádro ve vrstvách s celkovým střikacím výkonem vyšším než 6 kg/hod. vztaženo na oxid hlinitý, po skončeném plazmovém nanášení se jádro i s nanesenou vrstvou řízeně chladí po dobu 5-195 sec. při zachování podélného gradientu, načež se dále chladí řízeně nebo volně až do dosažení teploty okolí a nanesená vrstva se od jádra oddělí. ŕ

Description

Způsob výroby samonosných těles na bázi keramiky vytvářených metodou plazmového nanášení na duté nebo plné jádro
Vynález se týká způsobu výroby samonosných těles na bázi keramiky vytvářených metodou plazmového nanášení na duté nebo plné jádro, zejména těles rotačního tvaru, jednostranně uzavřených a samonosných rovinných těles.
Dosavadní stav techniky
Keramická tělesa se většinou vyrábí klasickou keramickou technologií založenou na tvarování z plastických těst. Jedním z mála zveřejněných způsobů výroby keramických těles metodou plazmového nanášení je CS. autorské osvědčení č.153 615 pro vytváření keramické plnicí trubice. Keramická trubice se vytváří, tavením a nanášením keramické látky plazmovým hořákem do tvaru trubice. Autorské osvědčení však nijak neřeší základní povrch na který se plazmové nanášení provádí a bez kterého je celý uvedený způsob výroby naprosto nepoužitelný.
Dalším známým postupem pro vytváření keramických těles je CS. autorské osvědčení č. 244 752 a podobný US 4 529 615 od stejných autorů, kde se potřebné množství vrstev kysličníkové keramiky nanese na trvalé jádro, opatřené odstranitelnou mezivrstvou. Jádro s mezivrstvou se ohřeje na teplotu 450-950 °K resp. 200-650 °C, po nástřiku se ochladí a mezivrstva odstraní nebo oddělí od materiálu vyráběného prvku. Nevýhodou tohoto způsobu výroby keramických trubic je složitá příprava jádra a nutnost dodatečného odstranění mezivrstvy. Technicky nejasný je důvod ohřevu jádra s mezivrstvou, která se později odstraní. Řešení podle těchto patentových spisů dále nerespektuje skutečnost, že při vytváření mezivrstvy KC1 plazmovým nástřikem dojde k tepelnému rozkladu chloridu a uvolnění reaktivního chloru dříve, než ke vzniku mezivrstvy.
Rovněž je známý způsob výroby keramických trubic dle německého patentového spisu DE 30 01 371, který spočívá v tom, že se keramická trubice vyrábí termickým stříkáním práškového materiálu na vnitřně chlazené jádro s vyšším koeficientem tepelné roztažnosti než keramický materiál. Tloušťka nanášených vrstev činí 0,05 až 0,15 mm, přičemž teplotní gradient (příčný) nepřesahuje během stříkání hodnotu 1 °C/ mm. Nevýhodou tohoto způsobu výroby keramických těles je složitá výroba vnitřně chlazeného jádra a nutnost zabezpečení jeho chlazení, což komplikuje výrobu jádra a technologii plazmového nástřiku. Analogií tohoto německého patentového spisu jsou anglický patentový spis GB 2 067 459 A, a US 4 460 529 od stejných autorů. Chráněno je použití dutého vnitřně chlazeného jádra s velkou tepelnou vodivostí a velkou tepelnou roztažnosti, kde je udržován malý příčný teplotní gradient v jádře. Předpokládá se použití jádra na bázi mědi, hliníku, hořčíku ajejich slitin. Nevýhody jsou stejné jako u německého patentového spisu, tj. výroba vnitřně chlazeného dutého jádra a zajištění konstantní teploty povrchu jádra při plazmovém nanášení, což je technicky obtížné a tedy i nákladné.
Dosud známá řešení podle výše uváděných patentových spisů vyžadují jádra s vysokou tepelnou vodivostí, což vede k používání slitin Al, Cu, Mg, Zn, která jsou náchylná na mechanické poškození, což snižuje jejich životnost a zvyšuje výrobní náklady. Tato jádra jsou navíc použitelná jen do teplot okolo 300 °C vzhledem k hrozbě plastických deformací jader při vyšších teplotách.
- 1 CZ 283203 B6
Podstata vynálezu
Řadu nevýhod, nejasností ale i technických omylů ve výše uvedených patentových spisech odstraňuje způsob výroby samonosných těles na bázi keramiky podle vynálezu (zejména těles rotačního tvaru, těles rotačního tvaru jednostranně uzavřených a samonosných rovinných těles) vytvářených pomocí plazmového nanášení na duté nebo plné jádro, s tepelnou roztažností jádra vyšší než připravované samonosné těleso. Podle vynálezu se plazmové nanášení provádí na předehřáté jádro o teplotě 150 až 550 °C s podélným tepelným gradientem v rozmezí 0,5 - 90 °C mezi konci rotačních těles resp. mezi okraji a těžištěm u rovinných těles a práškový materiál natavený proudem plazmatu se nanáší na jádro ve vrstvách s celkovým stříkacím výkonem vyšším než 6 kg/h vztaženo na oxid hlinitý. Po skončeném plazmovém nanášení se jádro i s nanesenou vrstvou řízeně chladí po dobu 5-195 sec, při zachování podélného gradientu, načež se dále chladí řízeně nebo volně až do dosažení teploty okolní a nanesená vrstva se od jádra oddělí. Tímto postupem je možné připravit jak tělesa z čisté nebo velmi čisté keramiky tak tělesa kovokeramická nebo tělesa keramická s kovovými mezivrstvami.
Kovokeramická tělesa je možné připravovat buď nástřikem směsi keramiky a kovu s rozdílnou granulometrií (kov je ve větší granulometrii), kdy se tato směs přivádí do jednoho místa na ose plazmového proudu, nebo postupem kdy se keramika přivádí jedním nebo několika přívody a kov jiným nebo jinými přívody, ale do místa s větší vzdáleností od ústí plazmového hořáku než keramika. Kov je s výhodou vybraný se skupiny zahrnující zinek, hliník, nikl, měď, železo, kobalt, molybden, wolfram nebo jejich slitiny. Plazmový nástřik se provádí s velkým stříkacím výkonem, vyšším než 6 kg/h vztaženo na ΑΙ2Ο3, (obvyklé stříkací výkony se pohybují okolo 3-5 kg/h vztaženo na AI2O3). Plazmový nástřik se provádí na otryskaný povrch jádra o povrchové drsnosti Ra = 2 - 12 pm. Otryskaný povrch jádra může být s výhodou opatřen separačním nátěrem, zejména na bázi grafitu nebo simíků molybdenu. Předehřátí kovového jádra na střední teplotu v rozmezí 150-550 °C, závisí hlavně na velikosti připravovaného samonosného tělesa a materiálu jádra. Pro přípravu jader je možné použít ocelí s nízkou tepelnou vodivostí nejlépe žáruvzdorných nebo žárupevných s tepelnou roztažností okolo 15.106/°C. Velkou výhodou použití ocelových jader je jejich vysoká pevnost, tvrdost a odolnost proti mechanickému poškození i za vyšších teplot.
Vytvoření podélného tepelného gradientu jádra se dosáhne nejlépe ohřevem pomocí plazmového hořáku, odstupňováním rychlosti posuvu před zavedením práškového materiálu do proudu plazmatu. Volbou této rychlosti a vzdálenosti hořáku od jádra je možné dosáhnout velmi přesného rozložení teploty podél jádra. Po provedeném plazmové nástřiku samonosné vrstvy se jádro i s nanesenou vrstvou začne řízeně ochlazovat. Řízeného chlazení je však možné použít i během plazmového nástřiku. Nejjednodušším postupem je ofukování stlačeným vzduchem nebo vodní mlhou. Různé iychlosti chlazení se dosáhne volbou velikosti chladících trysek nebo jejich vzdáleností od připravovaného tělesa. Do 9 mim od začátku řízeného chlazení dojde k postupnému uvolňování samonosného tělesa od jádra. Vytvořené samonosné těleso je možné sejmout z jádra zpravidla do 15 min po skončení plazmového nástřiku. V případě, že uvolnění jádra a samonosného tělesa je obtížnější je možné zvláště u malých těles použít dodatečného ochlazení jádra a samonosného tělesa v chladicím médiu, zejména v kapalném dusíku a tím sejmutí tělesa usnadnit.
Podstatnou výhodou způsobu výroby samonosných těles podle vynálezu je to, že při plazmovém nástřiku není nutné udržovat teplotu jádra na konstantní hodnotě, ale v jen určitém teplotním intervalu což je podstatně jednodušší. Praktickými pokusy bylo prověřeno, že samonosná tělesa lépe snášejí zvýšení teploty oproti počátku plazmového nanášení než snížení této teploty. Tento rozdíl v citlivosti na zvýšení resp. pokles teplot je navíc charakteristický pro jednotlivé typy materiálů a může se dost podstatně měnit u jednotlivých materiálů, např. pro AI2O3 a ZrSiO4.
-2CZ 283203 B6
Příklady provedení vynálezu
V dalším popisuje vynález blíže objasněn na příkladech provedení
Příklad 1
Směs práškového materiálu sestávající z umělého korundu hnědého (3% TiO2, 1,3% Fe2O3 zbytek A12O3) o granulometrii 0,04-0,09 mm a kovového hliníku o granulometrii 0,1- 0,2 mm v množství 10 % hmot, se přiváděla do proudu plazmatu plazmového hořáku s vodní stabilizací elektrického oblouku o výkonu 160 kW dvěma přívody prášku. Nanášení se provádělo na ocelové jádro jednostranně upnuté v zařízení umožňujícím rotaci jádra o 90 ot/min. Průměr jádra byl 83 mm a nástřik se prováděl v délce 500 mm. Před vlastním nástřikem bylo jádro otryskáno na Ra=5 a předehřáto tak, že teplota na jednom konci jádra byla 295 °C a na druhém konci pak 310 °C. Jádro bylo vyrobeno z oceli s tepelnou roztažností 15,3.10-6 °C (20-300 °C). Nástřik se prováděl postupně se stříkacím výkonem 28 kg/hod směsi až do konečného průměru 88 mm. Po skončení plazmového nástřiku byla teplota ocelového jádra na jeho koncích 400 resp. 419 °C. Po skončeném plazmovém nástřiku bylo ocelové jádro nucené chlazeno stlačeným vzduchem tak, že po 8 min došlo k oddělení samonosné kompozitní trubky od jádra. Celkový obsah kovového hliníku v keramickém materiálu trubky byl 13,4 %. Objemová hmotnost vytvořeného kompozitu byla 3,19 g/cm3 a otevřená pórovitost 5,04 %.
Příklad 2
Umělý korund bílý (99 % A12O3) o granulometrii 0,030-0,070 mm byl přiváděn dvěma přívody do proudu plazmatu plazmového hořáku o výkonu 160 kW v množství 22 kg/hod ve vzdálenosti 32 mm od ústí hořáku. Návarový materiál ozn. K-20 (95 % Ni) o granulometrii 0,1-0,14 mm byl přiváděn třetím přívodem ve vzdálenosti 60 mm od ústí plazmového hořáku v množství 6 kg/hod následně po keramice. Nástřik se prováděl na stejné jádro, stejně předehřáté jako v předešlém případě, ale navíc opatřené separačním nátěrem na bázi grafitu. Postup byl takový, že nejprve se dávkovala keramika po dobu 32 přejezdů hořákem, následovalo dávkování kovu K-20 (přívod keramiky vypnut) po dobu 4 přejezdů hořákem, dále 24 přejezdů keramikou, znovu 4 přejezdy kovem K-20 a nakonec 24 přejezdy keramikou. Celková tloušťka nanesené vrstvy byla 2,9 mm. Samonosné těleso-trubka tedy obsahovala v korundu dvě kovové mezivrstvy na bázi niklu o tloušťce 0,23 mm. Výsledná teplota ocelového jádra po nástřiku byla 340-350 °C. Následovalo ochlazení jádra (i s nanesenými vrstvami keramiky a kovu) pomocí vodní mlhy. Při teplotě jádra okolo 150 °C došlo k oddělení jádra a keramické trubky s dvěmi kovovými mezivrstvami. Objemová hmotnost takto vytvořené keramické trubky byla 3,54 g/cm3 při otevřené pórovitosti 5,6 %
Průmyslová využitelnost
Způsobu podle vynálezu lze využít v keramickém průmyslu, strojírenství a hutnictví.

Claims (10)

1. Způsob výroby samonosných těles na bázi keramiky, zejména těles rotačního tvaru, těles rotačního tvaru jednostranně uzavřených a samonosných rovinných těles vytvářených pomocí plazmového nanášení na duté nebo plné jádro s tepelnou roztažnosti jádra vyšší než má připravované samonosné těleso, vyznačený tím, že plazmové nanášení se provádí na předehřáté jádro o teplotě 150 až 550 °C s podélným tepelným gradientem v rozmezí 0,5 - 90 °C mezi konci rotačních těles resp. mezi okraji a těžištěm u rovinných těles a práškový materiál natavený proudem plazmatu se nanáší na jádro ve vrstvách s celkovým stříkacím výkonem vyšším než 6 kg/h vztaženo na oxid hlinitý, po skončeném plazmovém nanášení se jádro i s nanesenou vrstvou řízeně chladí po dobu 5-195 sec. při zachování podélného gradientu, načež se dále chladí řízeně nebo volně až do dosažení teploty okolí a nanesená vrstva se od jádra oddělí.
2. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačený tím, že keramika se přivádí alespoň jedním přívodem do jednoho místa na ose plazmového proudu.
3. Způsob výroby podle nároků la2, vyznačený tím, že dalším alespoň jedním přívodem se do jiného místa a z větší vzdálenosti od ústí plazmového hořáku než keramika přivádí kov vybraný ze skupiny zahrnující zinek, hliník, nikl, měď, železo, kobalt, molybden, wolfram nebo jejich slitiny.
4. Způsob výroby podle nároku 1, vyznačený tím, že se do jednoho místa na ose plazmového proudu přivádí alespoň jedním přívodem směs keramiky a kovu, přičemž kov má větší granulometrii než keramika.
5. Způsob výroby podle nároků laž3, vyznačený tím, že keramika i kov se přivádějí současně.
6. Způsob podle nároků laž3, vyznačený tím, že kov se přivádí následně po keramice.
7. Způsob podle nároků laž6, vyznačený tím, že plazmový nástřik se provádí na otryskaný povrch jádra o povrchové drsností Ra = 2 - 12 pm.
8. Způsob výroby podle nároků laž7, vyznačený tím, že otryskaný povrch jádra se opatří separačním nátěrem, zejména na bázi grafitu nebo simíků molybdenu.
9. Způsob výroby podle nároků laž8, vyznačený tím, že se jádro s nanesenou vrstvou dochladí v chladicím médiu, zejména kapalném dusíku.
10. Způsob podle nároků laž9, vyznačený tím, že předehřátí jádra se provádí bezprostředně před plazmovým nástřikem odstupňováním rychlosti posuvu plazmového hořáku ajeho vzdáleností před jádrem při zastaveném dávkování materiálu, ze kterého se požadované těleso vytváří.
CZ962038A 1996-07-09 1996-07-09 Způsob výroby samonosných těles na bázi keramiky vytvářených metodou plazmového nanášení na duté nebo plné jádro CZ203896A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ962038A CZ203896A3 (cs) 1996-07-09 1996-07-09 Způsob výroby samonosných těles na bázi keramiky vytvářených metodou plazmového nanášení na duté nebo plné jádro

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ962038A CZ203896A3 (cs) 1996-07-09 1996-07-09 Způsob výroby samonosných těles na bázi keramiky vytvářených metodou plazmového nanášení na duté nebo plné jádro

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ283203B6 true CZ283203B6 (cs) 1998-01-14
CZ203896A3 CZ203896A3 (cs) 1998-01-14

Family

ID=5464252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ962038A CZ203896A3 (cs) 1996-07-09 1996-07-09 Způsob výroby samonosných těles na bázi keramiky vytvářených metodou plazmového nanášení na duté nebo plné jádro

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ203896A3 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ304858B6 (cs) * 2007-07-02 2014-12-10 Ăšstav fyziky plazmatu AV ÄŚR, v.v.i. Způsob řízeného chlazení dutého kovového jádra pro plazmové nanášení keramických materiálů a zařízení k provádění tohoto způsobu

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ304858B6 (cs) * 2007-07-02 2014-12-10 Ăšstav fyziky plazmatu AV ÄŚR, v.v.i. Způsob řízeného chlazení dutého kovového jádra pro plazmové nanášení keramických materiálů a zařízení k provádění tohoto způsobu

Also Published As

Publication number Publication date
CZ203896A3 (cs) 1998-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5375759A (en) Alloy coated metal base substrates, such as coated ferrous metal plates
US3996398A (en) Method of spray-coating with metal alloys
KR100540461B1 (ko) 내마모성 표면을 갖는 소결된 기계적 부품 및 그 제조방법
US20220152705A1 (en) Process for forming wrought structures using cold spray
JPH10506153A (ja) 金属成形方法
WO1989012115A1 (en) Spray deposition
GB1599392A (en) Method and apparatus for producing workable spray deposits
CN102560178B (zh) 一种多孔材料的制备方法
RU2503740C2 (ru) Способ получения композиционных покрытий методом коаксиальной лазерной оплавки
Laha et al. Carbon nanotube reinforced aluminum nanocomposite via plasma and high velocity oxy-fuel spray forming
JPS63145762A (ja) 溶射による複合金属皮膜の形成方法
GB2172825A (en) Metal matrix composite manufacture
US20050079286A1 (en) Method of applying coatings
CZ283203B6 (cs) Způsob výroby samonosných těles na bázi keramiky vytvářených metodou plazmového nanášení na duté nebo plné jádro
EP0305142A1 (en) Method of forming an article of desired geometry
WO2002040744A1 (en) Laser fabrication of ceramic parts
JPS61113755A (ja) 高耐蝕・耐熱性セラミツク溶射被膜形成金属材の製造方法
JP2005531412A (ja) 溶融金属と共に用いる物品用の被膜
US3431141A (en) High temperature oxidation resistant articles
KR101922805B1 (ko) 박리방지를 위한 용사코팅층 제조방법 및 이를 이용한 용사코팅층
Khan et al. Molybdenum and tungsten coatings for x-ray targets obtained through the low-pressure plasma spraying process
US8826966B1 (en) Melt containment member
Lu et al. Microstructure analysis of laser remelting for thermal barrier coatings on the surface of titanium alloy
US20040191543A1 (en) Method for enhancing adhesion of metal particles to ceramic models
Pawlowski Quality improvement of coating by a prespray and postspray process

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20110709