EA013220B1 - A method of eliminating fretting corrosion and tribo-corrosion of contact surfaces of machine parts operating in direct contact with one another - Google Patents

A method of eliminating fretting corrosion and tribo-corrosion of contact surfaces of machine parts operating in direct contact with one another Download PDF

Info

Publication number
EA013220B1
EA013220B1 EA200801979A EA200801979A EA013220B1 EA 013220 B1 EA013220 B1 EA 013220B1 EA 200801979 A EA200801979 A EA 200801979A EA 200801979 A EA200801979 A EA 200801979A EA 013220 B1 EA013220 B1 EA 013220B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
corrosion
molybdenum
tribo
contact surfaces
sprayed
Prior art date
Application number
EA200801979A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200801979A1 (en
Inventor
Анжей Буххольц
Ричард Сувальский
Original Assignee
Анжей Буххольц
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 Анжей Буххольц filed Critical Анжей Буххольц
Publication of EA200801979A1 publication Critical patent/EA200801979A1/en
Publication of EA013220B1 publication Critical patent/EA013220B1/en

Links

Classifications

    • 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
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C23C4/08—Metallic material containing only metal elements

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

The objective of the invention is to develop a method of eliminating fretting corrosion and tribo-corrosion on contact surfaces of machines directly collaborating with one another. The gist of the method of eliminating fretting corrosion and tribo-corrosion of contact surfaces of machine parts operating in direct contact with one another consists in coating contact surfaces with molybdenum-titanium alloy by means of metal spraying, where molybdenum content may not preferably be below 96%. Coating with alloy requires proper preparation of the surface for spraying by extending the sprayed surface by means of incision or knurling and roughening of the thread, followed by, after chemical and ultrasound degreasing, heating the sprayed surface up to 380-520 K. The surface is roughened by means of abrasive blasting 1.0 - 1.4 mm deep. After the required temperature is reached, the surface is sprayed with molybdenum-titanium alloy. The sprayed material is cooled down with air stream of variable temperature preferably around 320 - 400 followed by measurements and tests for potential micro-cracks. Further, the surface undergoes a finishing treatment consisting in grinding and polishing. Application of the method significantly increases resistance of surfaces to damages caused by tribological and fretting corrosion.

Description

Предметом настоящего изобретения является способ устранения фреттинг-коррозии и коррозии от трения соприкасающихся поверхностей частей машин, работающих в непосредственном контакте друг с другом.The object of the present invention is a method of eliminating fretting corrosion and friction corrosion of the contacting surfaces of machine parts operating in direct contact with each other.

Основной проблемой, которую требуется разрешить при конструировании машин и механизмов, является износ частей под воздействием различных факторов. Это в особенности относится к соприкасающимся сопряженным поверхностям движущихся деталей. Влияние таких факторов, как взаимное проникновение материалов поверхностей, разного рода загрязнения, присутствие газов и изменение технических условий влекут за собой интенсивный износ поверхностных слоев материалов. Основными факторами, влияющими на процесс трибологического износа, являются геометрическая форма поверхности и подходящий режим работы. Фактически даже значительный уровень полировки поверхности только снижает влияние неблагоприятных факторов. Более того, добавление смазок, масел или систем понижения трения различных видов является не более чем частичной мерой, отсрочивающей неизбежное повреждение деталей. Фактором, ведущим к ускоренному износу поверхности, является фреттингкоррозия, т.е. разрушение соприкасающихся поверхностей мелкими частицами стружки. Такой абразивный материал получается из частиц, выкрошившихся из поверхности металла, в результате воздействия сил трения и из оксидов этих металлов.The main problem that needs to be resolved when designing machines and mechanisms is the wear of parts under the influence of various factors. This is especially true for contiguous mating surfaces of moving parts. The influence of such factors as the mutual penetration of surface materials, various kinds of pollution, the presence of gases and changes in technical conditions entail intensive wear of the surface layers of materials. The main factors affecting the process of tribological wear are the geometric shape of the surface and the appropriate mode of operation. In fact, even a significant level of surface polishing only reduces the influence of adverse factors. Moreover, the addition of lubricants, oils, or friction reducing systems of various kinds is no more than a partial measure, delaying the inevitable damage to parts. The factor leading to accelerated surface wear is fretting corrosion, i.e. the destruction of the contacting surfaces of small particles of chips. Such an abrasive material is obtained from particles crumbled from the surface of a metal as a result of friction forces and from oxides of these metals.

Влияние неблагоприятного фактора может быть уменьшено применением покрытий из бронзы различных типов. Однако они имеют недостаток, заключающийся в незначительной скорости взаимного перемещения деталей. Другим способом является улучшение качества стальных поверхностей, поскольку сталь является основным конструкционным материалом, применяемым в большинстве машин и механизмов, что позволяет увеличить сопротивляемость износу. Упрочнение поверхности и термохимическая обработка, такая как цементация, азотирование и др., известны давно.The effect of an adverse factor can be reduced by applying various types of bronze coatings. However, they have the disadvantage of insignificant speed of mutual movement of parts. Another way is to improve the quality of steel surfaces, since steel is the main structural material used in most machines and mechanisms, which allows to increase the resistance to wear. Surface hardening and thermochemical treatment, such as cementation, nitriding, etc., have been known for a long time.

Аналогичного эффекта достигают титанированием и хромированием. Методы нанесения покрытий и улучшения поверхностей обсуждались во множестве публикаций, таких как патент Японии № 4329863, который предлагает способ диффузного улучшения соприкасающихся поверхностей хромовыми и титановыми нитридами.A similar effect is achieved by titanation and chrome plating. Coating methods and surface enhancements have been discussed in many publications, such as Japan Patent No. 4329863, which offers a method for diffusely improving contacting surfaces with chromium and titanium nitrides.

Указанный способ имеет существенный недостаток, поскольку тонкие диффузные слои быстро истираются. Поэтому часто используют другие способы покрытия нагруженных поверхностей слоями с повышенной сопротивляемостью. Японская патентная заявка № 2005034860 содержит описание изготовления титановой трубы, обработанной процессом нитридирования и приваренной к армирующей поверхности в атмосфере аргона. С другой стороны, патент США № 5292596 представляет способ улучшения металлической поверхности путем металлического напыления сплавов титана или смеси, содержащей кобальт, никель и железо.This method has a significant drawback, since thin diffuse layers quickly wear out. Therefore, other methods are often used to coat loaded surfaces with layers of increased resistance. Japanese Patent Application No. 2005034860 contains a description of the manufacture of a titanium tube treated with a nitridation process and welded to a reinforcing surface in an argon atmosphere. On the other hand, US Patent No. 5,292,596 provides a method for improving a metal surface by metal spraying titanium alloys or a mixture containing cobalt, nickel and iron.

Польский патент № 180461 предлагает другой способ, состоящий в покрытии поверхности слоем молибдена методом металлического напыления.Polish Patent No. 180461 suggests another method consisting in coating the surface with a layer of molybdenum by the method of metal spraying.

Задачей изобретения является разработка способа обработки сопряженных поверхностей деталей машин и механизмов, которая снизит влияние фреттинг- и трибо-коррозии на износ деталей машин, работающих под большими нагрузками и переменными во времени нагрузками.The objective of the invention is to develop a method of processing the mating surfaces of machine parts and mechanisms, which will reduce the effect of fretting and tribo-corrosion on the wear of machine parts operating under heavy loads and variable loads in time.

Суть способа снижения фреттинг- и трибо-коррозии соприкасающихся поверхностей состоит в нанесении на поверхности покрытия из молибден-титанового сплава способом металлического напыления, причем доля молибдена в сплаве должна быть не ниже 96%.The essence of the method of reducing fretting and tribo-corrosion of contacting surfaces consists in applying a coating of molybdenum-titanium alloy on the surface by a metal sputtering method, with the proportion of molybdenum in the alloy not less than 96%.

Покрытие сплавом требует подготовки покрываемой поверхности путем увеличения площади поверхности за счет насечки или накатки, и нанесение шероховатости с последующим химическим и ультразвуковым обезжириванием, нагреванием обрабатываемой поверхности до 380-520К. После достижения требуемой температуры на поверхность напыляют молибден-титановый сплав горячим способом. Затем покрытие охлаждают воздушным потоком переменной температуры, предпочтительно колеблющейся в интервале 320-400К, с последующим измерением и исследованием на наличие возможных микро дефектов. Далее покрытую поверхность подвергают окончательной обработке, состоящей в шлифовке и полировке.Coating with an alloy requires preparing the surface to be coated by increasing the surface area by notching or knurling, and applying roughness followed by chemical and ultrasonic degreasing, heating the surface to be treated to 380-520K. After reaching the required temperature, the molybdenum-titanium alloy is hot sprayed onto the surface. Then the coating is cooled with an air stream of variable temperature, preferably oscillating in the range of 320-400K, followed by measurement and examination for possible micro defects. Next, the coated surface is subjected to final processing, consisting of grinding and polishing.

Следующий пример иллюстрирует способ обработки поверхностей деталей машин и механизмов в соответствии с предлагаемым способом. Цилиндрическая шейка вала была подготовлена для металлизации следующим образом.The following example illustrates the method of surface treatment of machine parts in accordance with the proposed method. The cylindrical neck of the shaft was prepared for metallization as follows.

1. Диаметр шейки вала был уменьшен приблизительно на 1-1,4 мм и на нем выполнена накатка с шагом 0,7 и глубиной 0,5-0,7 мм.1. The diameter of the shaft journal was reduced by about 1-1.4 mm and knurled on it with a step of 0.7 and a depth of 0.5-0.7 mm.

2. Поверхность была затрублена абразивом (окислом алюминия).2. The surface was chipped with an abrasive (aluminum oxide).

3. Поверхность была обезжирена тетрахлорэтиленом.3. The surface was degreased with tetrachlorethylene.

4. Огрубленная поверхность была очищена ультразвуком.4. The rough surface was cleaned by ultrasound.

5. В связи с возможными осложнениями при обработке следует отметить, что все необрабатываемые поверхности были защищены от случайного напыления.5. In connection with possible complications during processing, it should be noted that all non-machinable surfaces were protected from accidental spraying.

6. Шейка вала была нагрета до 390К.6. The shaft neck was heated to 390K.

После выполнения вышеуказанных операций было выполнено покрытие стальной шейки слоем молибден-титанового сплава путем напыления. Температура пламени для напыления молибден-титановогоAfter performing the above operations, the steel neck was coated with a layer of molybdenum-titanium alloy by spraying. Flame temperature for molybdenum-titanium spraying

- 1 013220 сплава зависит от состава сплава и колеблется в интервале 1870-2570К. Использовалась молибдентитановая проволока диаметром 2,5 мм и с 97% молибдена в составе. Напыление выполнялось до достижения толщины покрытия 0,3 мм с каждой стороны. На протяжении процесса температура вала поддерживалась на уровне не более 520К. Последующая операция охлаждения выполнялась потоком воздуха переменной температуры, колеблющейся в интервале 320-400К. Далее важно проверить вал на наличие микродефектов ультразвуковым способом.- 1 013220 alloy depends on the composition of the alloy and ranges from 1870-2570K. Molybdenum titanium wire with a diameter of 2.5 mm and with 97% molybdenum in the composition was used. Spraying was performed to achieve a coating thickness of 0.3 mm on each side. During the process, the shaft temperature was maintained at no more than 520K. The subsequent cooling operation was performed with a variable-temperature air flow, varying in the range of 320-400K. Further, it is important to check the shaft for the presence of microdefects by ultrasound.

Шлифовка вала может быть выполнена известными способами.Grinding of the shaft can be performed by known methods.

Применение способа существенно увеличивает сопротивляемость поверхностей к повреждению в результате трибологического и фреттинг-повреждений.The application of the method significantly increases the resistance of surfaces to damage as a result of tribological and fretting damage.

Claims (6)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ устранения фреттинг-коррозии и трибо-коррозии соприкасающихся машин, прямо взаимодействующих друг с другом, отличающийся покрытием стальных соприкасающихся поверхностей машины или механизма молибден-титановым сплавом путем металлического напыления, причем доля молибдена в сплаве не ниже 96%.1. The way to eliminate fretting and tribo-corrosion of contacting machines that directly interact with each other, characterized by coating the steel contacting surfaces of the machine or mechanism of molybdenum-titanium alloy by metal spraying, and the proportion of molybdenum in the alloy is not lower than 96%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлизируемые поверхности предварительно подвергают подготовке путем насечки и накатки и нанесения шероховатостей, с последующим ультразвуковым обезжириванием и нагреванием обрабатываемых поверхностей до 380-520К.2. The method according to claim 1, characterized in that the metallized surfaces are preliminarily prepared by notching and rolling and roughing, followed by ultrasonic degreasing and heating of the surfaces to be treated to 380-520K. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что нанесение шероховатостей выполняют струйной обработкой абразивом на глубину 1,0-1,4 мм.3. The method according to p. 2, characterized in that the application of roughness perform blasting with abrasive to a depth of 1.0-1.4 mm 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что температуру детали поддерживают в интервале 380-520К путем охлаждения потоком воздуха.4. The method according to claim 2, characterized in that the temperature of the part is maintained in the range of 380-520K by cooling with air flow. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение нанесенного материала выполняют потоком воздуха с температурой, колеблющейся в интервале 320-400К после завершения напыления с последующими измерениями и проверкой на наличие микродефектов.5. The method according to claim 1, characterized in that the cooling of the applied material is carried out with an air flow with a temperature fluctuating in the range of 320-400K after completion of spraying with subsequent measurements and testing for the presence of microdefects. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что окончательная обработка включает шлифовку и полировку нанесенного слоя.6. The method according to claim 1, characterized in that the final processing includes grinding and polishing the applied layer.
EA200801979A 2006-03-21 2007-03-20 A method of eliminating fretting corrosion and tribo-corrosion of contact surfaces of machine parts operating in direct contact with one another EA013220B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL379254A PL201557B1 (en) 2006-03-21 2006-03-21 Method of elimination of fretting and tribocorrosion effects on the surface of machine parts directly co-working with one another
PCT/IB2007/000695 WO2007107854A1 (en) 2006-03-21 2007-03-20 A method of eliminating fretting corrosion and tribo-corrosion of contact surfaces of machine parts operating in direct contact with one another

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200801979A1 EA200801979A1 (en) 2009-06-30
EA013220B1 true EA013220B1 (en) 2010-04-30

Family

ID=38219496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200801979A EA013220B1 (en) 2006-03-21 2007-03-20 A method of eliminating fretting corrosion and tribo-corrosion of contact surfaces of machine parts operating in direct contact with one another

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA013220B1 (en)
PL (1) PL201557B1 (en)
WO (1) WO2007107854A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2483137C1 (en) * 2012-03-15 2013-05-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of protecting surface of low-alloy steel slab before its heating in continuous furnace for rolling

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2577873C1 (en) * 2014-12-12 2016-03-20 Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" Method of arc spraying

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1389726A (en) * 1971-03-25 1975-04-09 Plansee Metallwerk Wear-resistant coatings of metals
US3890137A (en) * 1973-03-15 1975-06-17 Goetzewerke Welding powder for producing wear-resistant layers by build-up welding
GB1439947A (en) * 1972-05-30 1976-06-16 Union Carbide Corp Corrosion resistant coatings and process for making the same
JPS5190940A (en) * 1975-02-07 1976-08-10
JPS5224945A (en) * 1975-08-22 1977-02-24 Nippon Steel Corp Process for producing highhquality surface steel by high frequency induction heating
US4101319A (en) * 1975-05-22 1978-07-18 Goetzewerke Friedrich Goetze Ag Plasma deposition welding powder for producing wear resistant layers
JPS5690970A (en) * 1979-12-21 1981-07-23 Nippon Tungsten Co Ltd Method of forming abrasion-and corrosion resistant titanium-molybdenum-base melt-sprayed film on ion or steel surface
JPS60116759A (en) * 1983-11-28 1985-06-24 Nippon Tungsten Co Ltd Formation of wear and corrosion resistant titanium- molybdenum alloy film
WO2006117144A1 (en) * 2005-05-05 2006-11-09 H.C. Starck Gmbh Method for coating a substrate surface and coated product

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1389726A (en) * 1971-03-25 1975-04-09 Plansee Metallwerk Wear-resistant coatings of metals
GB1439947A (en) * 1972-05-30 1976-06-16 Union Carbide Corp Corrosion resistant coatings and process for making the same
US3890137A (en) * 1973-03-15 1975-06-17 Goetzewerke Welding powder for producing wear-resistant layers by build-up welding
JPS5190940A (en) * 1975-02-07 1976-08-10
US4101319A (en) * 1975-05-22 1978-07-18 Goetzewerke Friedrich Goetze Ag Plasma deposition welding powder for producing wear resistant layers
JPS5224945A (en) * 1975-08-22 1977-02-24 Nippon Steel Corp Process for producing highhquality surface steel by high frequency induction heating
JPS5690970A (en) * 1979-12-21 1981-07-23 Nippon Tungsten Co Ltd Method of forming abrasion-and corrosion resistant titanium-molybdenum-base melt-sprayed film on ion or steel surface
JPS60116759A (en) * 1983-11-28 1985-06-24 Nippon Tungsten Co Ltd Formation of wear and corrosion resistant titanium- molybdenum alloy film
WO2006117144A1 (en) * 2005-05-05 2006-11-09 H.C. Starck Gmbh Method for coating a substrate surface and coated product

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SEIFERT J.W. & U.S. AT. ENERGY COMM. (1959), BAW-1067: "1IQUID METAL FUEL REACTOR EXPERIMENT", CHEMICAL ABSTRACTS, no. 54:10779, 1959, pages 1-20, XP002441716, Columbus, Ohio, US, abstract *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2483137C1 (en) * 2012-03-15 2013-05-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method of protecting surface of low-alloy steel slab before its heating in continuous furnace for rolling

Also Published As

Publication number Publication date
EA200801979A1 (en) 2009-06-30
PL201557B1 (en) 2009-04-30
PL379254A1 (en) 2007-10-01
WO2007107854A1 (en) 2007-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kondratiuk et al. Tribological investigation on friction and wear behaviour of coatings for hot sheet metal forming
US7677070B2 (en) Shot-peening process
CN111108227B (en) Sliding member and piston ring
Shafyei et al. Electron beam assisted physical vapor deposition of very hard TiCN coating with nanoscale characters
Tsuji et al. Effect of combined plasma-carburizing and deep-rolling on notch fatigue property of Ti-6Al-4V alloy
Levintant-Zayonts et al. Effect of N ion implantation on tribological properties of spring steels
EA013220B1 (en) A method of eliminating fretting corrosion and tribo-corrosion of contact surfaces of machine parts operating in direct contact with one another
Esfandiari et al. Plasma surface engineering of precipitation hardening stainless steels
JPS6113064A (en) Piston ring for internal-combustion engine
US20090056835A1 (en) Pair of guiding elements of which one is made of specific steel leading to improved anti-seizing performances
Beliardouh et al. A study of the wear performance of duplex treated commercial low-alloy steel against alumina and WC balls
Podgornik et al. Improvement in galling performance through surface engineering
Omori et al. Effect of hybrid surface treatments on fretting fatigue strength of stainless steel
Doan et al. Improvement of wear resistance for C45 steel using plasma nitriding, nitrocarburizing and nitriding/manganese phosphating duplex treatment
Mohassel et al. Effect of shot peening on tribological behaviors of molybdenum-thermal spray coating using HVOF method
Buhagiar et al. S-phase against S-phase tribopairs for biomedical applications
JP4104570B2 (en) Manufacturing method of sliding member
EP1391539A2 (en) Coated steel sheet provided with electrodeposition painting having superior appearance
JP2004060619A (en) Piston ring set for internal combustion engine
Vicen et al. Influence of the surface roughness of the C55 steel on its tribological properties after application of the WC/C coating
Velkavrh et al. Properties of nitrocarburised and oxidised steel surfaces and the correlation with their tribological behaviour under unlubricated sliding conditions
Segurado et al. Enhanced Fatigue Behavior in Quenched and Tempered High-Strength Steel by Means of Double Surface Treatments
Rodziňák et al. Effect of TiCN coating on tribological properties of Astaloy CrL sintered steel
JP2009084604A (en) Sliding member and its manufacturing method
Hernández-Sierra et al. Tribological improvement of hardened and tempered AISI 4140 steel against Al2O3 by using bio-lubricant

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU