RU2023740C1

RU2023740C1 - Method for application of coatings

Info

Publication number: RU2023740C1
Authority: RU
Inventors: Е.Ф. Гриц
Original assignee: Гриц Евгений Филиппович
Priority date: 1989-07-03
Filing date: 1989-07-03
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: this method prescribes applying backing having lower electric conductivity prior to application of basic coating, continuing operation until basic coating becomes at least partially molten, using ceramet compositions including various oxides, carbides, nitrides and other difficultly fusible compounds as backing, using material employed for building up basic coating as metallic component, and conducting heat-treatment by electric-contact heating method or any other suitable method. EFFECT: higher quality. 4 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области нанесения покрытий газотермическими методами, в частности к последующей обработке покрытий, и может быть использовано в машиностроении. The invention relates to the field of thermal spray coating, in particular to the subsequent processing of coatings, and can be used in mechanical engineering.

Известен способ нанесения покрытий, характеризующийся тем, что на подложку предварительно наносят слой припоя, а последующую термообработку проводят до расплавления этого слоя (а.с. СССР N 58002, кл. С 23 С 4/00, 1939). A known method of coating, characterized in that the substrate is pre-applied with a layer of solder, and the subsequent heat treatment is carried out before the melting of this layer (AS USSR N 58002, class C 23 C 4/00, 1939).

Недостатками известного способа является необходимость нагрева всей детали до температуры расплавления припоя и снижение рабочей температуры детали. The disadvantages of this method is the need to heat the entire part to the melting point of the solder and lower the operating temperature of the part.

Прототипом изобретения является способ нанесения покрытий, включающий термообработку с пропусканием элект- рического тока через покрытие и подложку [1]. A prototype of the invention is a method of coating, including heat treatment with the passage of electric current through the coating and the substrate [1].

Недостатками прототипа являются низкая прочность сцепления покрытий с подложкой при отсутствии расплавления покрытия или низкая технологичность метода при расплавлении покрытия. The disadvantages of the prototype are the low adhesion strength of the coatings to the substrate in the absence of melting of the coating or the low adaptability of the method when melting the coating.

Цель изобретения - повышение прочности сцепления покрытия с подложкой. The purpose of the invention is to increase the adhesion strength of the coating to the substrate.

Цель достигается тем, что в способе, включающем напыление электропроводного материала и термообработку с пропусканием электрического тока через покрытие и подложку, предварительно наносят подслой с более низкой, чем материал покрытия, электропроводностью, а термообработку ведут до частичного или полного расплавления подслоя, причем в качестве материала подслоя возможно использование композиций металлических материалов с 5-80% керамических материалов, бора, углерода, кремния, взятых совместно или порознь, в качестве металлического материала подслоя возможно использование материала покрытия и помимо обработки с пропусканием электрического тока проводят обработку с использованием иных видов нагрева. The goal is achieved in that in a method comprising deposition of an electrically conductive material and heat treatment by passing an electric current through the coating and the substrate, a sublayer with a lower conductivity than the coating material is preliminarily applied, and the heat treatment is carried out until the sublayer is partially or completely melted, and as a material the sublayer it is possible to use compositions of metallic materials with 5-80% of ceramic materials, boron, carbon, silicon, taken together or separately, as a metal mat of the rial of the sublayer, it is possible to use a coating material, and in addition to processing with the passage of electric current, processing is carried out using other types of heating.

Изобретение обеспечивает локализированное выделение в подслое такого количества теплоты, которое обеспечивает сплавление покрытия и подложки с образованием прочной связи. При этом использование композиционного подслоя позволяет изменять его электропроводность, а следовательно, и количество теплоты, выделяемое в подслое, на несколько порядков. В совокупности с использованием иных источников нагрева этот признак обеспечивает полную свободу в выборе степени термического воздействия обеспечивает полную свободу в выборе степени термического воздействия на подслой, покрытие и поверхностный слой подложки. The invention provides localized release in the sublayer of such an amount of heat that provides fusion of the coating and the substrate with the formation of a strong bond. At the same time, the use of a composite sublayer allows one to change its electrical conductivity, and, consequently, the amount of heat released in the sublayer by several orders of magnitude. In combination with the use of other sources of heating, this feature provides complete freedom in choosing the degree of thermal effect, provides complete freedom in choosing the degree of thermal effect on the sublayer, coating and surface layer of the substrate.

Использование в качестве металлического материала подслоя материала покрытия делает способ более простым и технологичным. The use of a sublayer of coating material as a metal material makes the method simpler and more technologically advanced.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Детали перед нанесением покрытия готовят обычными методами. Затем наносят подслой, например, газотермическими методами, причем в качестве материала подслоя выбирают материал с более низкой, чем у материала покрытия, электропроводностью. Затем наносят основной слой и проводят термическую обработку с пропусканием электрического тока до частичного или полного расплавления подслоя. Вид обработки выбирают с учетом конкретики процесса. В частности, возможна обработка с применением формующих элементов с пропусканием тока через деталь-подслой-покрытие-формующий элемент, например, обкатка роликом или обработка в различных растворах или расплавах с пропусканием тока, или обработка с использованием прямой дуги, например, подходящим им плазмотроном, или с применением электронного луча. После термической обработки по необходимости проводят механическую обработку. Parts are prepared by conventional methods before coating. Then, a sublayer is applied, for example, by thermal methods, and a material with a lower conductivity than that of the coating material is selected as the sublayer material. Then the main layer is applied and heat treatment is carried out with the passage of electric current until the sublayer is partially or completely melted. The type of processing is selected taking into account the specifics of the process. In particular, it is possible to process using forming elements with the passage of current through the part-sublayer-coating-forming element, for example, rolling in a roller or processing in various solutions or melts with passing current, or processing using a direct arc, for example, using a suitable plasma torch, or using an electron beam. After heat treatment, machining is carried out as necessary.

П р и м е р. Материал подложек - сталь 20, диаметр образцов 15 мм. Подготовка под напыление - пескоструйная обработка. Покрытие наносят на торец образца газопламенным методом. Толщина покрытия при наличия подслоя 1,2 мм, без подслоя 1,5 мм. Толщина подслоя 0,3 мм. Обработку с пропусканием тока проводят на машине электроконтактной обработки по унифицированному режиму. В процессе обработки обеспечивают только горячее деформирование покрытия без его расплавления. В процессе обработки покрытие припаивают к элементу цангера для последующего определения прочности сцепления на разрывной машине. PRI me R. The substrate material is steel 20, the diameter of the samples is 15 mm. Preparation for spraying - sandblasting. The coating is applied to the end face of the sample by the flame method. The coating thickness in the presence of a sublayer of 1.2 mm, without a sublayer of 1.5 mm. The sublayer thickness is 0.3 mm. Processing with the passage of current is carried out on an electrical contact processing machine in a unified mode. During processing, only hot deformation of the coating is provided without its melting. During processing, the coating is soldered to the zanger element for the subsequent determination of the adhesion strength on a tensile testing machine.

Результаты испытаний приведены в таблице. The test results are shown in the table.

Как следует из данных, приведенных в таблице, изобретение обеспечивает значительное повышение прочности сцепления покрытий с подложкой без их оплавления, поэтому возможно рекомендовать использование изобретения при нанесении износостойких и антифрикционных покрытий на деталях, работающих в условиях высоких контактных нагружений, а также для газотермического восстановления изношенных деталей, в частности в автомобильной промышленности и сельскохозяйственном машиностроении. As follows from the data given in the table, the invention provides a significant increase in the adhesion strength of coatings to the substrate without melting them; therefore, it is possible to recommend the use of the invention when applying wear-resistant and antifriction coatings on parts operating under high contact loads, as well as for the thermal recovery of worn parts in particular in the automotive industry and agricultural engineering.

Claims

1. METHOD FOR APPLICATION OF COATINGS, including sputtering of an electrically conductive material and heat treatment with the passage of electric current through a coating and a substrate, characterized in that the sub-layer with a lower conductivity than the coating material is preliminarily applied, and the heat treatment is carried out until the sub-layer is partially or completely melted.

2. The method according to claim 1, characterized in that the composition of metallic materials with 5 to 80 vol.% Ceramic materials, boron, carbon, silicon, taken together or separately, is used as the sublayer material.

3. The method according to claim 1, characterized in that the coating material is used as the metal material of the sublayer.

4. The method according to claim 1, characterized in that before and / or during and / or after processing with the passage of electric current, processing is carried out using other types of heating.