RU1798376C

RU1798376C - Способ нанесени плазменных покрытий

Info

Publication number: RU1798376C
Application number: SU904878660A
Authority: RU
Inventors: Наталия Александровна Клинская; Елена Викторовна Цхай; Виктор Александрович Копысов; Леонид Борисович Сигалов; Александр Михайлович Токмаков
Original assignee: Институт металлургии Уральского отделения АН СССР
Priority date: 1990-10-20
Filing date: 1990-10-20
Publication date: 1993-02-28

Abstract

Использование: при-нанесении покрытий из керамико-металлических порошков на детали, подверженные износу при высоких температурах и ударных нагрузках. Сущность изобретени : распылению подвергают шихту на основе самофлюсующего сплава, содержащую в качестве тугоплавкой добавки нитрид титана в количестве .10-40 мас,%, а напыление ведут в газовоздушной плазменной струе мощностью 30- 4.6 к В А. 3 табл.

Description

j Изобретение относитс к порошковой металлургии, в частности к нанесению покрытий из керамико-металлических порош- крв на детали, подверженные износу при высоких температурах и ударных нагрузках.

г Цель изобретени -повышение износо- суойкости, жаростойкости плазменных покрытий при ударных нагрузках..

Изобретение осуществл етс следующим образом. Дл получени покрытий готовим механическую смесь, состо щую из TiN в количестве 10-40 мас,% и самофлюсующегос сплава 90-60 мас.% (дисперсность порошков составл ла 40-100 мкм). Механическую смесь тщательно перемешивали в смесителе типа пь на бочка. Такую смесь подавали под срез газовоздушного плаз- мотрона и напылени на стальные (ст. 3) образцы, предварительно подвергнутые дробеструйной обработке и обезжириванию . Напыление проводили при мощности плазмотрона 40-60 кВА. При мощности менее 30 кВА (28 кВА) микротвердость составл ющих фаз недостаточно высока. Выше 46 кВА (при 50 кВА) происходит интенсивное

окисление тугоплавкой составл ющей, в св зи с чем увеличиваетс пористость покрытий , снижаютс износо- и жаростойкость . Кроме того, увеличение мощности энергетически невыгодно. Оптимальный режим 35 кВА (табл. 1). После нанесени покрыти его подвергали оплавлению газокислородным пламенем.

Наблюдаемые существенные изменени микротведости составл ющих фаз св заны, как показали исследовани микроструктуры , с увеличением количества цветных фаз, образование которых интенсифицируетс с ростом мощности плазмотрона . Природа их состоит в образовании широкой гаммы твердых растворов кислорода в нитриде титана.

В качестве плазмообразующего газа использовали смесь воздуха и природного газа.

При напылении чистым воздухом коэффициент использовани порошка (КИП) составл ет 60% (табл. 2), что св занно с недостаточным количеством тепла, сообща- емымчастицам, которые, не успев оплавить (Л

С

XI

Ю со

СА) Х|

О

с , упруго отражаютс от подложки и рассеиваютс в пространстве.

Добавка природного газа к воздуху в количестве 50% обеспечивает . Оптимальное содержание природного газа составл ет 30%, поскольку именно при таком соотношении компонентов плазмооб- разующего газа достигаетс наибольший .

Сущность использовани различных плазмообразующих газов следующа : воздух , углеводороды и их смеси повышают телловложение в нагреваемый материал (напыл емый порошок) и позвол ют регулировать окислительно-восстановительный потенциал плазменной струи к обрабатываемому материалу. Энтальпи плазменной струи смесей природного газа и воздуха в 5-6 раз, а воздуха в 3 раза, выше чем аргоновой плазменной струй. В смес х углеводородов с окислителем обеспечиваетс и более высока , чем в инертных газах эффективность нагрева порошков, что в частности объ сн етс наличием в составе плазмооб- разующей струи свободного водорода - одного из продуктов пиролиза углеводородов.

Стоимость газа, используемого дл напылени (на примере штока бурового насоса , выпускаемого ПО Уралмаш) при использовании композиции воздух - природный газ, снижаетс в 16,3 раза в сравнении с Ar-Na плазмой.

При температурах 700-900° С жаростойкость предлагаемого состава повышаетс в 1,7-1,9 раза. Дальнейшее увеличение температуры повышает различие в стойкости к окислению в 3,6 (1000° С), в 6,0 (1100° С), в:3,3 (1200° С) (табл. 3). Таким образом, если чистый самофлюс считаетс работоспособным до 800-850° С, то по жаростойкости интервал рабочей температуры покрыти по предлагаемому техническому решению расшир етс до 1000° С.

Полученные покрыти испытывали на стойкость в услови х сухого абразивного

0

трени по стандартной методике (ГОСТ 17367-71) на машине Х4-Б. Услови износа: абразив - шкурка из SIC (размер зерна 50-63 мкм), эталон - ст. 50, закаленна до HRC 52-54 ед.

Термографический анализ покрытий проводили на дериватографе Q - 1500 Д фирмы MOM. Образцы в виде покрытий нагревали до 1200° С с интервалом 100° С, измер при этом изменени веса.

Микротвердость фаз, составл ющих покрытие, измер ли на шлифах согласно ГОСТ 9450-76 на приборе ПМТ-3 вдавливанием четырехгранной алмазной пира5 миды при нагрузке 50 г. Шлифы готовили следующим образом: стальные кубики размером 10 х 10 х 3 мм с напыленным слоем на грани 10 х 10 заливали сплавом Вуда, затем шлифовали и полировали. Результаты испытаний представлены в табл. 1-3. Эксперименты показали, что предлагаемый способ обеспечивает в 1,3- 2,5 раза более высокую износостойкость, в 1,7-6.0 раза более высокую жаростойкость , позвол ет расширить температурный интервал работы покрытий до 1100° С (на 250 ° С), снизить затраты на напыление в 163 раза. Промышленные испытани проводили на выт жных штампах при одно0 временном воздействии трех видов нагрузок: t до 1000° С, износе и ударе.

Claims

Формула изобретени

5 Способ нанесени плазменных покрытий , включающий ввод в газоплазменную струю шихты на основе самофлюсующегос сплава и твердой составл ющей и напыление , отличающийс тем, что, с целью

0 повышени износостойкости и жаростойкости при ударных нагрузках, в качестве твердой составл ющей ввод т 10-40 мас.% нитрида титана, а напыление ведут в газовоздушной плазменной струе мощностью

5 30-46 кВА.

0

5

Таблица 1

Зависимость микротвердости составл ющих покрытие фаз от мощности

плазменной струи.

Результаты термографического анализа

Таблица 2

Таблица 3