RU2063469C1

RU2063469C1 - Method of processing copper gas-thermal covering

Info

Publication number: RU2063469C1
Application number: RU93026772A
Authority: RU
Inventors: А.Е. Титлянов; А.Г. Радюк; А.М. Заикина
Original assignee: Московский институт стали и сплавов
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1996-07-10

Abstract

FIELD: metal coverings. SUBSTANCE: copper gas-thermal covering spray-coated on the steel substrate undergoes the rolling with compression to 15- 30% followed by keeping at the temperature 800-950 C under a reduction atmosphere for at least 5 min. EFFECT: new method proposed. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при нанесении газотермических покрытий (ГТП). The invention relates to the field of metallurgy and can be used when applying thermal spray coatings (GTP).

Известен способ обработки медного ГТП, при котором на стальную основу напыляют покрытие и подвергают его термообработке при температуре более высокой, чем температура плавления материала покрытия (Япония, заявка N 243821, кл. C 23 C 4/18). Однако только термообработка не позволяет получить покрытие высокой пластичности. A known method of processing a copper GTP, in which a coating is sprayed onto a steel base and heat treated at a temperature higher than the melting temperature of the coating material (Japan, Application No. 243821, class C 23 C 4/18). However, only heat treatment does not allow to obtain a coating of high ductility.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ обработки медного ГТП, в котором на поверхность стали напыляют медь, проводят нагрев и механическую обработку в горячем состоянии с утонением покрытия [1] Однако невозможно получить покрытие высокой пластичности, осуществляя механическую обработку покрытия в нагретом состоянии из-за его окисления. Кроме того для получения покрытия высокой пластичности необходимо его уплотнение в строго определенном интервале обжатий. Closest to the proposed method is a method of treating a copper gtr, in which copper is sprayed onto a steel surface, heated and machined in a hot state with thinning of the coating [1] However, it is impossible to obtain a high plasticity coating by machining the coating in a heated state due to its oxidation. In addition, to obtain a coating of high plasticity, it is necessary to seal it in a strictly defined compression range.

Целью изобретения является повышение пластичности покрытия. Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки медного газотермического покрытия, напыленного на стальную основу, включающем механическую обработку и термообработку, согласно изобретению, покрытие уплотняют с обжатием 15 30% после чего осуществляют термообработку за время выдержки не менее 5 мин в восстановительной атмосфере. При этом термообработку проводят в интервале 800 950^oC.The aim of the invention is to increase the ductility of the coating. This goal is achieved by the fact that in the method of processing a copper gas-thermal coating sprayed on a steel base, including machining and heat treatment, according to the invention, the coating is compacted with a compression of 15-30% and then heat treatment is carried out for a holding time of at least 5 minutes in a reducing atmosphere. When this heat treatment is carried out in the range of 800 950 ^o C.

Пластичность покрытия определяют по результатам испытаний уплотненных и термообработанных ГТП на изгиб на угол 180^o (ГОСТ 14918-80). Считают, что покрытие обладает высокой пластичностью, если оно в месте изгиба гладкое, без трещин, видимых невооруженным глазом, и шелушения или его поверхность на изгибе шелушится, но без видимых трещин. В случае, если покрытие имеет в месте изгиба видимые невооруженным глазом трещины или отслаивается в момент испытания, то оно обладает низкой пластичностью. Уплотнение покрытия с обжатием ( ε ) 15.30% обеспечивает уменьшение его пористости до необходимого предела, что позволяет существенно повысить когезию покрытия при последующей термообработке, а, следовательно, его пластичность. При последующей термообработке в интервале температур (T) 800.950^oC за время выдержки ( t ) не менее 5 мин происходит диффузия железа в медь на глубину до 4 мкм, что обеспечивает высокую адгезию покрытия, а следовательно, его пластичность. Восстановительная атмосфера способствует восстановлению окислов меди, что также повышает пластичность покрытия, т.е. достигается новый результат. По мнению авторов, предложение соответствует критерию "существенные отличия" и является изобретением.The ductility of the coating is determined by the test results of sealed and heat-treated gtr for bending at an angle of 180 ^o (GOST 14918-80). It is believed that the coating has high ductility if it is smooth at the bend, without cracks visible to the naked eye, and peeling or its surface on the bend peels off, but without visible cracks. If the coating has cracks that are visible to the naked eye at the bend or peels off at the time of the test, then it has low ductility. Compaction of the coating with compression (ε) of 15.30% ensures a decrease in its porosity to the required limit, which can significantly increase the cohesion of the coating during subsequent heat treatment, and, consequently, its ductility. Subsequent heat treatment in the temperature range (T) 800.950 ^o C during the exposure time (t) for at least 5 minutes, iron diffuses into copper to a depth of 4 μm, which ensures high adhesion of the coating and, therefore, its ductility. The reducing atmosphere promotes the reduction of copper oxides, which also increases the ductility of the coating, i.e. A new result is achieved. According to the authors, the proposal meets the criterion of "significant differences" and is an invention.

При e < 15% происходит недостаточное уменьшение пористости покрытия, что не приведет к его спеканию при последующей термообработке, т.е. будет низкая когезия покрытия, а, следовательно, будет низкая его пластичность При ε < 30% значительно уменьшается пористость покрытия (преобладают закрытые поры), что затрудняет удаление продуктов восстановления при последующей термообработке. Водород, легко диффундируя в медь и соединяясь с кислородом окислов, образует большое количество паров воды. При термообработке, в случае преобладания закрытых пор, создаются большие давления, которые приводят к разрушению межчастичных контактов и образованию микротрещин, так называемой водородной болезни, что значительно понижает пластичность покрытия. At e <15%, there is an insufficient decrease in the porosity of the coating, which will not lead to sintering during subsequent heat treatment, i.e. there will be low cohesion of the coating, and therefore, its plasticity will be low. At ε <30%, the porosity of the coating significantly decreases (closed pores predominate), which complicates the removal of reduction products during subsequent heat treatment. Hydrogen, easily diffusing into copper and combining with oxygen oxides, forms a large number of water vapor. During heat treatment, in the case of the prevalence of closed pores, high pressures are created, which lead to the destruction of interparticle contacts and the formation of microcracks, the so-called hydrogen disease, which significantly reduces the ductility of the coating.

При T<800^oC резко увеличивается время выдержки, необходимое для спекания покрытия (когезия), диффузия (адгезия) и восстановления окислов меди, что делает процесс малопроизводительным.At T <800 ^o C, the holding time required for sintering the coating (cohesion), diffusion (adhesion) and the reduction of copper oxides increases sharply, which makes the process inefficient.

При T>950^oC происходит процесс образования интерметаллидов, что понижает адгезию покрытия, а, следовательно, его пластичность. При времени выдержки ε < 5 мин имеет место низкая пластичность, т.к. не будет адгезии покрытия и восстановления окислов меди.At T> 950 ^o C, the process of formation of intermetallic compounds occurs, which reduces the adhesion of the coating, and, consequently, its ductility. When the exposure time ε <5 min, low ductility takes place, because there will be no adhesion of the coating and reduction of copper oxides.

Способ осуществляется следующим образом. Напыленное на стальную основу медное ГТП уплотняют с τ 15.30% например, на любом прокатном стане. Далее изделие с уплотненным покрытием подвергают термообработке в печи с восстановительной атмосферой, в частности, в водороде при T 800.950^oC и времени выдержки e ≥ 5 мин.The method is as follows. Copper GTP sprayed onto a steel base is compacted with τ 15.30%, for example, on any rolling mill. Next, the product with a compacted coating is subjected to heat treatment in a furnace with a reducing atmosphere, in particular, in hydrogen at T 800.950 ^o C and exposure time e ≥ 5 min.

Пример. На ленту из стали 08 шириной 10 мм и толщиной 0,45 мм напыляли одностороннее медное покрытие (М1) толщиной 0,2 мм при помощи стационарного электрометаллизатора ЭМ-12М. Покрытие уплотняли на 4-валковом реверсивном стане 320 с обжатиями покрытия, приведенными в таблице. При этом основа не деформировалась, а зазор между валками, обеспечивающий указанные в таблице обжатия, устанавливали соответственно 0,63; 0,62; 0,61; 0,59; 0,57 мм. После прокатки ленты с каждым обжатием от нее отрезали образцы длиной 40 мм. Далее образцы подвергали термообработке в печи в атмосфере водорода при температурах и времени выдержки, приведенными в таблице. Поскольку температура на поверхности покрытия практически равна температуре в печи, что время выдержки соответствует времени термообработки, т.е. времени нахождения образцов в печи. Совпадение температуры покрытия и температуры в печи было подтверждено ее измерением на образце с помощью хромель-алюмелевой температуры. После охлаждения образцов определяли пластичность покрытия. Образцы изгибали на угол 180^o покрытием наружу. Состояние покрытия после изгиба в месте изгиба отражено в таблице.Example. A strip of steel 08 with a width of 10 mm and a thickness of 0.45 mm was sprayed with a one-sided copper coating (M1) 0.2 mm thick using a stationary electrometallizer EM-12M. The coating was sealed on a 4-roll reversing mill 320 with coating reductions shown in the table. At the same time, the base was not deformed, and the gap between the rollers, which ensured the reductions indicated in the table, was set to 0.63, respectively; 0.62; 0.61; 0.59; 0.57 mm. After rolling the tape, samples with a length of 40 mm were cut from it with each compression. Next, the samples were subjected to heat treatment in a furnace in a hydrogen atmosphere at temperatures and holding times shown in the table. Since the temperature on the surface of the coating is almost equal to the temperature in the furnace, the holding time corresponds to the heat treatment time, i.e. the time spent in the furnace. The coincidence of the coating temperature and the temperature in the furnace was confirmed by its measurement on the sample using chromel-alumel temperature. After cooling the samples, the plasticity of the coating was determined. Samples were bent at an angle of 180 ^o coated outward. The state of the coating after bending at the bend is shown in the table.

Следовательно, для получения медного ГТП высокой пластичности необходимо после напыления уплотнять его с ε 15.30% а затем термообработать в печи с восстановительной атмосферой при T=800.950^oC и времени выдержки t ≥ 5 мин
Уплотнение медного ГТП с ε 15.30% с последующей термообработкой при T 800. 950^oC и t ≥ 5 мин. позволяет повысить его антикоррозионные свойства. ТТТ1Therefore, to obtain a copper GTP with high ductility, it is necessary to densify it with ε 15.30% after spraying and then heat treat it in a furnace with a reducing atmosphere at T = 800.950 ^o C and holding time t ≥ 5 min
Compaction of a copper gas turbine with ε 15.30% followed by heat treatment at T 800. 950 ^o C and t ≥ 5 min. allows you to increase its anti-corrosion properties. TTT1

Claims

A method of treating a copper gas-thermal coating sprayed on a steel base, including mechanical processing and heat treatment, characterized in that rolling is performed with mechanical compression of coating 15-30% and subsequent heat treatment is carried out at 800-950 ^o C in a reducing atmosphere for the duration of exposure not less than 5 minutes