EA033694B1 - Composition for thermal spraying of wear-resistant coatings - Google Patents
Composition for thermal spraying of wear-resistant coatings Download PDFInfo
- Publication number
- EA033694B1 EA033694B1 EA201800033A EA201800033A EA033694B1 EA 033694 B1 EA033694 B1 EA 033694B1 EA 201800033 A EA201800033 A EA 201800033A EA 201800033 A EA201800033 A EA 201800033A EA 033694 B1 EA033694 B1 EA 033694B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- powder
- wear
- thermal spraying
- composition
- nickel
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
-
- 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
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)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к получению порошковых составов, которые могут быть использованы для газотермического напыления износостойких покрытий.The invention relates to the field of powder metallurgy, in particular to the production of powder compositions that can be used for thermal spraying of wear-resistant coatings.
Известен порошковый состав для газотермического напыления износостойких покрытий на основе самофлюсующихся порошков [1], содержащий порошок никелевого сплава ПГ-10Н-04 гранулометрического состава 80-160 мкм и диффузионно-легированный порошок стали ПР-Х18Н9, ПР-Х18Н10 или ПРХ18Н15 гранулометрического состава 45-100 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок никелевого сплава - 40-60; порошок стали - 40-60.Known powder composition for thermal spraying of wear-resistant coatings based on self-fluxing powders [1], containing a powder of nickel alloy PG-10N-04 particle size distribution of 80-160 microns and diffusion-alloyed powder of steel PR-X18H9, PR-X18H10 or PRX18H15 particle size distribution 45- 100 microns in the following ratio of components, wt.%: Nickel alloy powder - 40-60; steel powder - 40-60.
Недостатками покрытий, полученных из таких композиционных материалов, являются невысокая твердость и выгорание легирующих элементов при напылении.The disadvantages of coatings obtained from such composite materials are low hardness and fading of alloying elements during spraying.
Известен порошковый состав для газотермического напыления износостойких покрытий на основе самофлюсующихся порошков ПС-12НВК-01 [2], представляющий механическую смесь из самофлюсующегося порошка никелевого сплава ПГ-10Н-01 гранулометрического состава 80-160 мкм и порошка карбида вольфрама гранулометрического состава 10-50 мкм при следующих соотношениях компонентов, мас.%: порошок никелевого сплава - 65; порошок карбида вольфрама - 35.Known powder composition for thermal spraying of wear-resistant coatings based on self-fluxing powders PS-12NVK-01 [2], which is a mechanical mixture of self-fluxing powder of nickel alloy PG-10N-01 particle size 80-160 microns and tungsten carbide powder particle size 10-50 microns in the following ratios of components, wt.%: nickel alloy powder - 65; tungsten carbide powder - 35.
Недостатками покрытий, получаемых из данного порошкового состава, являются высокая склонность к трещинообразованию при наплавке, плохая механическая обрабатываемость и очень высокая стоимость.The disadvantages of coatings obtained from this powder composition are a high tendency to crack formation during surfacing, poor mechanical workability and a very high cost.
В качестве прототипа выбран состав для газотермического напыления износостойких покрытий [3], включающий порошок карбида вольфрама гранулометрического состава 10-50 мкм и порошок стали ПРХ18Н9, или ПР-Х18Н10, или ПР-Х18Н15 гранулометрического состава 45-100 мкм при следующих соотношениях компонентов, мас.%: порошок карбида вольфрама - 30-40, порошок стали - 60-70.As a prototype, a composition was selected for thermal spraying of wear-resistant coatings [3], including tungsten carbide powder with a particle size distribution of 10-50 μm and steel powder PRX18H9, or PR-X18H10, or PR-X18H15 particle size distribution of 45-100 μm with the following ratios of components, wt .%: tungsten carbide powder - 30-40, steel powder - 60-70.
Недостатками являются довольно высокая пористость и недостаточная прочность сцепления из-за большого содержания порошка карбида вольфрама, трудоемкость последующей механической обработки и невысокая термостойкость.The disadvantages are rather high porosity and insufficient adhesion due to the high content of tungsten carbide powder, the complexity of subsequent machining and low heat resistance.
Техническая задача, которую решает предлагаемое изобретение, заключается в создании нового состава для газотермического напыления, значительно улучшающего свойства получаемого износостойкого покрытия. В результате получаются твердые при повышенных температурах, плотные, легко шлифуемые, имеющие хорошую прочность сцепления и стойкие к термическим ударам покрытия.The technical problem that the invention solves is to create a new composition for thermal spraying, which significantly improves the properties of the resulting wear-resistant coating. The result is a solid at elevated temperatures, dense, easy to grind, having good adhesion strength and resistant to thermal shock coatings.
Поставленная задача достигается тем, что состав для газотермического напыления износостойких покрытий, включающий порошок карбида вольфрама гранулометрического состава 10-50 мкм и порошок стали ПР-Х18Н9, ПР-Х18Н10 или ПР-Х18Н15 гранулометрического состава 45-100 мкм, дополнительно содержит порошок никель-алюминий гранулометрического состава 10-50 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошок никель-алюминий - 20-30, порошок карбида вольфрама - 30, порошок стали - 40-50.The problem is achieved in that the composition for thermal spraying of wear-resistant coatings, including tungsten carbide powder with a particle size distribution of 10-50 μm and steel powder PR-X18H9, PR-X18H10 or PR-X18H15 particle size distribution of 45-100 μm, additionally contains nickel-aluminum powder particle size distribution of 10-50 microns in the following ratio of components, wt.%: nickel-aluminum powder - 20-30, tungsten carbide powder - 30, steel powder - 40-50.
Сущность изобретения заключается в следующем. Анализ процессов получения и применения самофлюсующихся порошковых материалов позволил предложить принципиально новую концепцию создания самофлюсующихся порошков на основе сталей аустенитного класса. Элементы бор и кремний или только бор вводятся в поверхностный слой каждой частицы диффузионным путем на определенную глубину, в определенных количествах и с условием обеспечения требуемого фазового состава, благодаря чему должны быть обеспечены:The invention consists in the following. An analysis of the processes for the preparation and use of self-fluxing powder materials allowed us to propose a fundamentally new concept for creating self-fluxing powders based on austenitic steel. The elements boron and silicon or only boron are introduced into the surface layer of each particle by diffusion to a certain depth, in certain quantities and with the condition of ensuring the required phase composition, due to which it must be ensured:
а) реализация эффекта контактного эвтектического плавления между борсодержащей поверхностью частицы и наплавляемым изделием, между поверхностью частицы и ядром;a) the implementation of the effect of contact eutectic melting between the boron-containing surface of the particle and the deposited product, between the surface of the particle and the core;
б) исключение угара легирующих элементов при получении порошка;b) the exclusion of fumes of alloying elements upon receipt of the powder;
в) образующиеся боридные и карбоборидные фазы должны повышать триботехнические характеристики наплавленных покрытий.c) the resulting boride and carboboride phases should increase the tribotechnical characteristics of the deposited coatings.
Высокая пластичность и вязкость плазменного покрытия является существенным фактором увеличения износостойкости. Повышение твердости резко снижает пластичность и вязкость, приводит к хрупкому разрушению. Комплекс свойств соединения никель-алюминий включает износостойкость на уровне сплавов карбида вольфрама, хорошую прочность сцепления и пластичность на уровне никельхромовых сплавов при более высокой жаростойкости, хорошую механическую обрабатываемость. Введение в состав для газотермического напыления порошка никель-алюминий увеличивает пластичность и вязкость покрытия при небольшом снижении твердости, способствует образованию на границе раздела покрытиеоснова высокой адгезионной прочности, поскольку способствует пластической релаксации напряжений, возникающих из-за несогласованного изменения объемов материалов покрытия и основы при нагреве и охлаждении. Свойства порошков приведены в табл. 1.High ductility and viscosity of the plasma coating is a significant factor in increasing wear resistance. The increase in hardness dramatically reduces ductility and toughness, leading to brittle fracture. The set of properties of the nickel-aluminum compound includes wear resistance at the level of tungsten carbide alloys, good adhesion strength and ductility at the level of nickel-chromium alloys with higher heat resistance, good mechanical workability. The introduction of nickel-aluminum powder into the composition for gas-thermal spraying increases the ductility and viscosity of the coating with a slight decrease in hardness, promotes the formation of a high adhesion strength on the coating interface, since it promotes plastic relaxation of stresses arising due to inconsistent changes in the volumes of the coating and base materials during heating and cooling. The properties of the powders are given in table. 1.
Таблица 1Table 1
Твердость, плотность и гранулометрический состав порошковHardness, density and particle size distribution of powders
- 1 033694- 1,033694
И так на основе всего вышесказанного можно сделать вывод - добавление в порошковую смесь карбидной керамики и самофлюсующегося порошка на основе сталей аустенитного класса более легкоплавкой, пластичной и жаростойкой составляющей никель-алюминия значительно улучшит свойства получаемого износостойкого покрытия, позволит увеличить абразивную износостойкость, уменьшить пористость и увеличить прочность сцепления и термостойкость.And so on the basis of the foregoing, we can conclude that the addition of carbide ceramics and self-fluxing powder to the powder mixture based on austenitic steels with a more fusible, ductile and heat-resistant nickel-aluminum component will significantly improve the properties of the resulting wear-resistant coating, increase abrasion resistance, reduce porosity and increase adhesion and heat resistance.
Пример.Example.
Покрытия из смеси карбида вольфрама, самофлюсующегося порошка на основе сталей аустенитного класса и никель-алюминия получали газопламенным напылением на установке УПТР-86 на подложку из углеродистой стали 45. Расход порошка - 4,5 кг/ч, давление ацетилена, кислорода и сжатого воздуха составляет соответственно 0,1; 0,9 и 0,16 МПа; их расход - 1,8; 0,1 и 0,5 м3/ч, дистанция напыления - 0,15 м. Процентное соотношение порошков в смеси подбиралось на основании экспериментов (табл. 2). Исследования пористости выполняли на автоматическом структурном анализаторе Epiguant. Пористость покрытий определяли на нетравленных шлифах при увеличении 200 раз. Твердость покрытий измеряли по методу Роквелла на приборе ТК2М по шкале С в соответствии с требованиями ГОСТ 20017-74. Покрытия испытывали на абразивное изнашивание при трении о закрепленные абразивные частицы по стандартной методике ГОСТ 17367-71. Результаты испытаний приведены в табл. 2.Coatings from a mixture of tungsten carbide, a self-fluxing powder based on austenitic steels and nickel-aluminum were obtained by flame spraying on a UPTR-86 installation on a carbon steel substrate 45. The powder flow rate was 4.5 kg / h, the pressure of acetylene, oxygen and compressed air was respectively 0.1; 0.9 and 0.16 MPa; their consumption is 1.8; 0.1 and 0.5 m 3 / h, spraying distance - 0.15 m. The percentage of powders in the mixture was selected on the basis of experiments (table. 2). Porosity studies were performed on an Epiguant automated structural analyzer. The porosity of the coatings was determined on etched thin sections with an increase of 200 times. The hardness of the coatings was measured by the Rockwell method on a TK2M instrument on a scale of C in accordance with the requirements of GOST 20017-74. The coatings were tested for abrasion by friction against fixed abrasive particles according to the standard method GOST 17367-71. The test results are given in table. 2.
Таблица 2table 2
Результаты испытаний порошковых составов для газотермического напыленияTest results of powder compositions for thermal spraying
Анализируя результаты испытаний, приведенные в табл. 2, выбираем следующее процентное соотношение в смеси порошков - порошок карбида вольфрама (30 мас.%), самофлюсующийся порошок на основе сталей аустенитного класса ПР-Х18Н9; ПР-Х18Н10; ПР-Х18Н15 (40-50 мас.%), порошок никельалюминий (20-30 мас.%). При данном процентном соотношении характеристики полученных износостойких покрытий соответствуют или превышают аналог.Analyzing the test results shown in table. 2, we choose the following percentage in a mixture of powders - tungsten carbide powder (30 wt.%), Self-fluxing powder based on austenitic steels PR-X18H9; PR-X18H10; PR-X18H15 (40-50 wt.%), Nickel-aluminum powder (20-30 wt.%). At this percentage, the characteristics of the obtained wear-resistant coatings correspond or exceed the analogue.
Источники информации.Sources of information.
1. Патент РБ № 15833 С232С 4/06.1. Patent of the Republic of Belarus No. 15833 C232C 4/06.
2. Волосенков В.Е., Куприянов И.Л. Порошки для газотермического напыления покрытий. - Мн.: Вышэйшая школа, 1987. - 26 с. (с. 20).2. Volosenkov V.E., Kupriyanov I.L. Powders for thermal spray coating. - Mn .: Higher School, 1987. - 26 p. (p. 20).
3. Патент РБ № 19111 B22F 1/00, С23С 4/04.3. Patent RB No. 19111 B22F 1/00, C23C 4/04.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201800033A EA033694B1 (en) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Composition for thermal spraying of wear-resistant coatings |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201800033A EA033694B1 (en) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Composition for thermal spraying of wear-resistant coatings |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201800033A1 EA201800033A1 (en) | 2019-06-28 |
EA033694B1 true EA033694B1 (en) | 2019-11-18 |
Family
ID=66998693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201800033A EA033694B1 (en) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Composition for thermal spraying of wear-resistant coatings |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA033694B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117286493B (en) * | 2023-11-27 | 2024-02-20 | 太原理工大学 | Laser cladding nickel-aluminum-based wear-resistant coating and preparation method thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2038406C1 (en) * | 1993-07-06 | 1995-06-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Плазма-Техник" | Mixture for coating application |
US7052527B2 (en) * | 2003-01-17 | 2006-05-30 | Sulzer Metco (Canada) Inc. | Thermal spray composition and method of deposition for abradable seals |
RU2521780C1 (en) * | 2013-02-04 | 2014-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Плазма" ООО НПП "Плазма" | Application method of heat-protective wear-resistant coating onto parts from cast iron and steel |
-
2017
- 2017-12-08 EA EA201800033A patent/EA033694B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2038406C1 (en) * | 1993-07-06 | 1995-06-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Плазма-Техник" | Mixture for coating application |
US7052527B2 (en) * | 2003-01-17 | 2006-05-30 | Sulzer Metco (Canada) Inc. | Thermal spray composition and method of deposition for abradable seals |
RU2521780C1 (en) * | 2013-02-04 | 2014-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Плазма" ООО НПП "Плазма" | Application method of heat-protective wear-resistant coating onto parts from cast iron and steel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201800033A1 (en) | 2019-06-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8968834B2 (en) | Wear part with hard facing | |
Kim et al. | Assessment of wear performance of flame sprayed and fused Ni-based coatings | |
Fan et al. | Microstructure change caused by (Cr, Fe) 23C6 carbides in high chromium Fe–Cr–C hardfacing alloys | |
Katsich et al. | Erosive wear of hardfaced Fe–Cr–C alloys at elevated temperature | |
Badisch et al. | Wear behaviour of hardfaced Fe-Cr-C alloy and austenitic steel under 2-body and 3-body conditions at elevated temperature | |
Sari et al. | Improvement of wear resistance of wire drawing rolls with Cr–Ni–B–Si+ WC thermal spraying powders | |
JP5222553B2 (en) | Abrasion resistant alloy powder and coating | |
Umanskyi et al. | Effect of TiB2 additives on wear behavior of NiCrBSi-based plasma-sprayed coatings | |
Bao et al. | Wear-resistant WC composite hard coatings by brazing | |
EA033694B1 (en) | Composition for thermal spraying of wear-resistant coatings | |
Zdravecká et al. | Tribological Behavior of Thermally Sprayed Coatings with Different Chemical Composition and Modified by Remelting. | |
Azimi et al. | Effect of silicon content on the microstructure and properties of Fe–Cr–C hardfacing alloys | |
Burkov | Wear resistance of electrospark WC–Cо coatings with different iron contents | |
Burkov et al. | Electrospark deposition of tungsten carbide powder on titanium alloy Ti6Al4V | |
RU2728124C1 (en) | Powder material for application of wear-resistant gas-thermal coating, obtained by self-propagating high-temperature synthesis | |
Trosnikova et al. | Influence of Obtaining Conditions on Microstructure, Phase Composition and Properties of Eutectic Alloy of WC-W 2 C System | |
Paustovskii et al. | Materials for the electrospark strengthening and reconditioning of worn metal surfaces | |
Prawara et al. | Wear and impact resistance of HVOF sprayedceramic matrix composites coating | |
Shrivastava et al. | Effect of WC concentration on abrasive wear properties of the thermally sprayed WC-Ni coatings | |
Conciatu et al. | Microstructure and wear behaviour of self-fluxing alloy coatings reinforced by WC-Co | |
Pribytkov et al. | Composite powders for electron-beam deposition of titanium carbide–binder coatings on high-chromium cast iron | |
Liu et al. | Microstructure and wear resistance of TiC+ Cr7C3 reinforced ceramal composite coating produced by PTA weld-surfacing process | |
Pandey et al. | Deposition and characterization of high velocity oxy‐fuel sprayed nickel chrome boron silicium based coatings on stainless steel substrates | |
Vats et al. | An Investigation into the Erosion Wear Behavior of Fe Inter-layered Ceramic Coatings on Boron Carbide Reinforced Al Alloy Composites by High Velocity Oxygen Fuel Technique | |
JP2001020056A (en) | Titanium carbide/tungsten boride coating |
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 TJ TM RU |