RU2062820C1

RU2062820C1 - Method of application of coatings

Info

Publication number: RU2062820C1
Application number: RU94018548A
Authority: RU
Inventors: Иосиф Сергеевич Гершман; Сергей Иванович Солдатенков; Николай Александрович Буше; Виктор Григорьевич Иванов; Владимир Федорович Егоров; Юрий Васильевич Курочкин
Original assignee: Иосиф Сергеевич Гершман; Сергей Иванович Солдатенков; Николай Александрович Буше; Виктор Григорьевич Иванов; Владимир Федорович Егоров; Юрий Васильевич Курочкин
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 1996-06-27
Also published as: RU94018548A

Abstract

FIELD: application of powder mix in the flow of heated gas-carrier. SUBSTANCE: gas- carrier under pressure passes through the heater and proportioner, from which metal powder is fed. Then, the gas-powder mix through a nozzle is fed onto the surface of the part to be restored at an angle to the surface. EFFECT: parts, in particular contact wire, can be restored without excessive heating and dismantling. 4 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам нанесения покрытий напылением, в частности, к напылению порошковых материалов и может быть использовано для восстановления изделий, в частности, изношенных поверхностей контактных проводов электрифицированного транспорта. The invention relates to methods for coating by spraying, in particular, to spraying powder materials and can be used to restore products, in particular, worn surfaces of contact wires of electrified vehicles.

Известен способ плазменного напыления порошковых материалов для создания упрочняющих покрытий на трущихся поверхностях деталей (см. С.Н.Полевой, В.Д. Евдокимов "Упрочнение металлов", М. 1986, с.257). Данный способ применялся также и для восстановления деталей, в том числе и контактных проводов. К недостаткам способа можно отнести его дороговизну, сложность и массивность установки, что препятствует применению ее в полевых условиях, использование метода приводит к интенсивному разогреву проводов, что способствует их разупрочнению. Сравнительно низкая скорость нанесения при плазменном напылении привела к тому, что максимальная толщина слоя, полученная на контактных проводах, составила лишь 0,8 мм. Минимальная толщина восстановленного слоя контактных проводов должна составлять не менее 1 1,5 мм. A known method of plasma spraying of powder materials to create hardening coatings on the friction surfaces of parts (see S.N. Polevoy, V.D. Evdokimov "Hardening of metals", M. 1986, p.257). This method was also used to restore parts, including contact wires. The disadvantages of the method include its high cost, complexity and massiveness of the installation, which prevents its use in the field, the use of the method leads to intense heating of the wires, which contributes to their softening. The relatively low deposition rate during plasma spraying led to the fact that the maximum layer thickness obtained on the contact wires was only 0.8 mm. The minimum thickness of the reconstructed layer of contact wires must be at least 1 1.5 mm.

Наиболее близким способом к предложенному является способ получения покрытий, включающий ускорение порошка с величиной частиц 1 200 мкм в потоке неподогретого газа носителя до скоростей 650 1200 м/с и нанесение его на поверхности изделия (см. Авт. св. СССР N 1618778, с 23 с 4/00, 1986). Способ прост, экономичен, высокопроизводителен, однако, покрытие обладает низкой адгезией. The closest method to the proposed one is a method for producing coatings, comprising accelerating a powder with a particle size of 1,200 μm in a stream of unheated carrier gas to speeds of 650 to 1200 m / s and applying it on the surface of the product (see Aut. St. USSR N 1618778, p 23 since 4/00, 1986). The method is simple, economical, high-performance, however, the coating has low adhesion.

Способ согласно изобретению позволяет улучшить адгезию покрытия. The method according to the invention allows to improve the adhesion of the coating.

Сущность изобретения состоит в следующем. Порошок разгоняется до сверхзвуковых скоростей. Разогреву подвергается газ-носитель, в качестве которого (с точки зрения аэродинамики) лучше использовать наиболее легкие газы, например, гелий. Однако, могут быть использованы наиболее доступные и дешевые газы: воздух или водяной пар. В качестве порошка можно использовать монометаллический порошок, порошковые сплавы или смесь порошков, полученную тем или иным способом. Состав порошка определяется не технологическими, а эксплуатационными требованиями. Температура газа-носителя определяется температурой плавления легкоплавкой компоненты порошка. Она в зависимости от состава, количества легкоплавкой компоненты и вида, в котором она присутствует в порошке может составлять от 0,3 до 0,9 ее температуры плавления. При температуре ниже 0,3 температуры плавления происходит резкое снижение сцепления порошка с проводом, а при температуре выше 0,9 температуры вследствие интенсивного оплавления порошка он интенсивно налипает на стенки трубопровода и сопла, что приводит к засорению последних и прекращению напыления, также повышается угроза разупрочнения провода. Температура газа-носителя также зависит от самого газа-носителя. Так если в качестве последнего использовать легкие газы, например гелий, то его можно не греть. The invention consists in the following. The powder accelerates to supersonic speeds. The carrier gas is heated, for which (from the point of view of aerodynamics) it is better to use the lightest gases, for example, helium. However, the most affordable and cheapest gases can be used: air or water vapor. As a powder, you can use monometallic powder, powder alloys or a mixture of powders obtained in one way or another. The composition of the powder is determined not by technological, but by operational requirements. The temperature of the carrier gas is determined by the melting temperature of the low-melting powder components. It, depending on the composition, amount of the low-melting component and the type in which it is present in the powder, can range from 0.3 to 0.9 of its melting point. At temperatures below 0.3 melting points there is a sharp decrease in the adhesion of the powder to the wire, and at temperatures above 0.9 temperatures due to the intense melting of the powder, it intensively adheres to the walls of the pipeline and nozzles, which leads to clogging of the latter and the cessation of sputtering, as well as the risk of softening wires. The temperature of the carrier gas also depends on the carrier gas itself. So if you use light gases, such as helium, as the last, then you can not warm it.

Схема нанесения следующая: газ-носитель под давлением (для этого используется либо компрессор, либо баллоны со сжатым газом) подается в газопровод, проходит через нагреватель, затем он проходит мимо дозатора, из которого в газовый поток подается порошок, далее газо-порошковая смесь, проходя через сопло разгоняется до сверхзвуковых скоростей и подается на поверхность восстанавливаемой детали. Деталь может предварительно подогреваться тем же газом-носителем без подачи порошка или другим способом. The application scheme is as follows: a carrier gas under pressure (either a compressor or cylinders with compressed gas is used for this) is supplied to the gas pipeline, passes through the heater, then it passes the batcher, from which powder is supplied to the gas stream, then a gas-powder mixture, passing through the nozzle accelerates to supersonic speeds and is fed to the surface of the restored part. The part can be preheated with the same carrier gas without feeding powder or in another way.

Предварительный подогрев газом-носителем без порошка может быть применен в качестве самостоятельной операции, например для активирования поверхности. Preheating with a carrier gas without powder can be used as an independent operation, for example, to activate a surface.

Порошок подают под углом 50 85^o к поверхности. При нанесении под углом более 85^o сцепление нанесенного слоя с покрытием снижается примерно в 5 раз. При нанесении под углом менее 50^o большая часть порошка улетает, не сцепившись с поверхностью.The powder is fed at an angle of 50 to 85 ^o to the surface. When applied at an angle of more than 85 ^{o the} adhesion of the applied layer with the coating is reduced by about 5 times. When applied at an angle of less than 50 ^o most of the powder flies away, not clinging to the surface.

В качестве порошковой смеси были опробованы различные составы, соответствующие по своему химическому составу различным латуням и бронзам, сплавам на основе интерметаллидов, например Ni, Al, чисто медный порошок, смесь порошков меди с цинком, алюминием, железом или одним из таких компонентов. Для получения антифрикционного слоя подшипников скольжения применяли смесь порошков алюминия и свинца. Various compositions were tested as a powder mixture, corresponding in their chemical composition to various brasses and bronzes, alloys based on intermetallic compounds, for example Ni, Al, pure copper powder, a mixture of copper powders with zinc, aluminum, iron or one of such components. To obtain an antifriction layer of plain bearings, a mixture of aluminum and lead powders was used.

Для нанесения покрытий может быть использован любой стандартный компрессор с давлением 6 атмосфер и соответствующим расходом воздуха и источник электроэнергии мощностью до 50 кВт. For coating, any standard compressor with a pressure of 6 atmospheres and the corresponding air flow rate and an electric power source up to 50 kW can be used.

Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.

Способ согласно изобретению применяли для восстановления изношенного медного контактного провода электрифицированного железнодорожного транспорта. Порошок состоял из смеси порошков меди и цинка (содержание цинка составило 10 30%). Данное количество цинка является оптимальным для получения необходимой для проводов износостойкости, электрических и механических свойств, хотя изобретение осуществимо и с иным содержанием не только цинка, но и других элементов. Оптимальная температура разогрева газа-носителя находилась в интервале 300 360^oC (температура плавления цинка равна 420^oC). При температуре, равной 140^oC (0,3 Тпл.) прочность сцепления достигла 7 МПа, а при температуре 400^oC происходило интенсивное налипание цинка на стенки трубопроводов и сопла. При нанесении слоя толщиной 2 мм на площадку шириной 10 мм производительность составила около 1 м/мин. Электрическое сопротивление нанесенного слоя составило от 0,8 до 1,1 мОм. м. Прочность сцепления с проводом при нанесении под углом 70 + 10^o составила 15 25 МПа. При нанесении порошка под углом 90^o прочность сцепления составила около 4 МПа.The method according to the invention was used to restore a worn copper contact wire of an electrified railway. The powder consisted of a mixture of copper and zinc powders (zinc content was 10-30%). This amount of zinc is optimal for obtaining the necessary wear resistance, electrical and mechanical properties for the wires, although the invention is feasible with a different content of not only zinc, but also other elements. The optimum heating temperature of the carrier gas was in the range of 300 360 ^o C (the melting point of zinc is 420 ^o C). At a temperature of 140 ^o C (0.3 Tm), the adhesion strength reached 7 MPa, and at a temperature of 400 ^o C there was an intensive sticking of zinc on the walls of pipelines and nozzles. When applying a layer 2 mm thick on a pad 10 mm wide, the productivity was about 1 m / min. The electrical resistance of the applied layer ranged from 0.8 to 1.1 mOhm. m. The adhesion to the wire when applied at an angle of 70 + 10 ^o was 15 25 MPa. When applying the powder at an angle of 90 ^{o the} adhesion strength was about 4 MPa.

Данные по обработке предложенным способом приведены в табл. 1. Data processing the proposed method are given in table. 1.

Способ отличается простотой, дешевизной и отсутствием необходимости в капитальных затратах. Для восстановления контактных проводов без их демонтажа способ привлекателен тем, что автомотриса снабжена компрессором на 6 ат. с необходимым расходом воздуха, источником электроэнергии на 50 кВт, а также тем, что в отличие от других способов при нанесении отсутствует интенсивный разогрев контактного провода, который может привести к отжигу последнего. ТТТ1 The method is simple, cheap and lack of need for capital costs. To restore the contact wires without dismantling them, the method is attractive in that the motor rail is equipped with a 6 at. Compressor. with the necessary air consumption, an electric power source of 50 kW, and also the fact that, unlike other methods, there is no intense heating of the contact wire during application, which can lead to annealing of the latter. TTT1

Claims

1. A method of producing coatings, comprising accelerating a powder consisting of one or more components in a carrier gas stream to supersonic speeds and applying it to a product surface, characterized in that the powder is accelerated in a carrier gas stream heated to a temperature of 0, 3-0.9 temperature of the beginning of the formation of the liquid phase, and the application of the powder mixture is carried out at an angle of 50-85 ° to the surface of the product.

2. The method according to p. 1, characterized in that the carrier gas used is air, water vapor or neutral gases.

3. The method according to p. 1, characterized in that before applying the powder, the product is preheated with a carrier gas.

4. The method according to p. 1, characterized in that the powder is copper powder with 10-90% zinc, and the carrier gas is air heated to 300-360 ° C.