RU2199613C2 - Способ формирования защитного покрытия на деталях запорной арматуры (варианты) - Google Patents

Способ формирования защитного покрытия на деталях запорной арматуры (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2199613C2
RU2199613C2 RU2001113639A RU2001113639A RU2199613C2 RU 2199613 C2 RU2199613 C2 RU 2199613C2 RU 2001113639 A RU2001113639 A RU 2001113639A RU 2001113639 A RU2001113639 A RU 2001113639A RU 2199613 C2 RU2199613 C2 RU 2199613C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aluminum
layer
coating
microarc oxidation
valves
Prior art date
Application number
RU2001113639A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2001113639A (ru
Inventor
Р.Е. Агабабян
Г.Г. Нечаев
Original Assignee
Агабабян Размик Енокович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Агабабян Размик Енокович filed Critical Агабабян Размик Енокович
Priority to RU2001113639A priority Critical patent/RU2199613C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2199613C2 publication Critical patent/RU2199613C2/ru
Publication of RU2001113639A publication Critical patent/RU2001113639A/ru

Links

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области формирования защитных износо- и коррозионно-стойких покрытий на деталях запорной арматуры, например шаровых и иных затворах, посадочно-уплотнительных элементов, корпусах кранов. Способ включает формирование слоя алюминия или анодируемого алюминиевосодержащего сплава и микродуговое оксидирование, при этом после формирования слоя его механически обрабатывают до восстановления геометрии поверхности, причем слой формируют со сквозной пористостью не более 8%, с размером пор не более 1 мкм, а микродуговое оксидирование ведут в слабощелочном электролите, содержащем 3 г/л КОН и 10 г/л жидкого стекла, при плотности тока 10-15 А/дм2 и температуре электролита 40-60oС до получения слоя оксида алюминия толщиной 100-250 мкм. Кроме того, в случае изготовления детали из алюминия или анодируемого алюминиевосодержащего сплава подслой из алюминия не наносят, а им служит поверхность непосредственного изделия. Технический результат: получение прочного износо- и коррозионно-стойкого покрытия на деталях из любого конструкционного материала или сплава, повышение адгезии, микротвердости и стойкости к термоциклическим нагрузкам, при этом покрытие не склонно к растрескиванию и осыпанию. 2 с.п.ф-лы.

Description

Изобретение относится к области формирования защитных износо - и коррозионно-стойких покрытий на деталях. Основное, но не единственное применение таких покрытий состоит в использовании на деталях запорной арматуры, например, шаровых и иных затворах, посадочно-уплотнительных элементов, корпусах кранов.
Известен способ получения защитного покрытия на подложке (патент RU 2142520 МПК: С 23 С 28/00, 22.07.1994 г., включающий нанесение покрытия путем осаждения металлической матрицы Ml из ванны, содержащей частицы СrАlМ2 для того, чтобы соосадить частицы с матрицей, в котором M1 является, по крайней мере, одним элементом, выбранным из группы, состоящей из Ni, Co и Fe, a M2 является, по крайней мере, одним элементом, выбранным из группы, состоящей из У, Si, Ti, Hf, Та, Nb, Mn, Pt и редкоземельных элементов. Отличия способа в том, что перед осаждением осуществляют алюминирование, хромирование или силицирование подложки, а осаждение проводят электролизное или безэлектролизное. Дополнительно проводят тепловую обработку алюминированной, силицированной или хромированной подложки в вакууме до и после соосаждения M1 CrAlM2, причем если тепловую обработку проводят перед соосаждением, то ее ведут при температуре около 1100oС в течение приблизительно 1 ч, а если тепловую обработку проводят после соосаждения, то ее ведут при температуре около 1100oС в течение 1 ч.
Недостатком способа является низкая износостойкость и коррозионостойкость наносимого покрытия.
Известен способ создания защитного покрытия в арматуре типа шарового крана путем создания слоя керамического покрытия на шаровом затворе из сплава на алюминиевой основе толщиной, например, 0,1-0,5 мм (Патент RU 2104434 МПК: F 16 К 5/06 от 21.03.1996). Создание керамического покрытия подразумевает использование технологии керамик: составление шихты, формирование и обжиг ("Словарь - справочник по порошковой металлургии", Киев, Наукова Думка, 1982, стр.84).
Обжиг керамики производят при температуре выше 800oС, в то время как температура плавления алюминиевых сплавов составляет 660oС. Это делает процесс формирования керамического покрытия весьма сложным и трудно реализуемым по причине расплавления материала основы (алюминиевого сплава) шарового затвора.
Известен также способ защиты поверхности слитков покрытием слоя алюминия (Патент RU 2145981 МПК: С 23 С 4/08). Покрытие формируют за один проход металлизатора толщиной 0,1-0,3 мм при величине сквозной пористости не более 6-8%, при этом содержание алюминия в материале покрытия не менее 90-93%, а прочность сцепления не менее 30-50 МПа. Покрытие можно наносить на необточенную обезжиренную поверхность. Плотность материала покрытия достигает плотности литого алюминия (2,35-2,41 г/см3. Для нанесения покрытия используют проволоку с содержанием алюминия более 99%, диаметром 2,0-2,3 мм).
Недостатком вышеназванного способа является низкая износостойкость алюминиевого покрытия.
Наиболее близким аналогом заявляемого способа является способ, описанный в учебном пособии "Ремонт деталей из алюминия и его сплавов" Новиков Н.А., г. Орел, ОГСХА, 1997, с.32-33. Он заключается в том, что поверхность? подлежащая ремонту, механически обрабатывается, затем подвергается микродуговому оксидированию, в результате чего формируется керамическое покрытие. Электролит для осуществления керамического покрытия содержит нерастворимые порошковые материалы в виде взвеси. Однако этот способ по причине использования порошков в условиях серийного производства не обеспечивает стабильного повторения результата из-за быстрого изменения состава электролита как за счет выработки нерастворимых компонентов, так и за счет выпадения компонентов взвеси в осадок. Кроме того, такие покрытия имеют склонность к растрескиванию, отслоению и осыпанию из-за отсутствия химических связей (химического сродства) между наносимым оксидом и материалом детали. Адгезия таких покрытий невелика.
Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего формировать защитные покрытия, коррозионно- и износостойкие, на деталях запорной арматуры, изготовленных из различных материалов: конструкционных металлов и сплавов, графитов и термостойких пластмасс.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе формирования защитного покрытия на деталях запорной арматуры для газовых и жидких потоков, включающем формирование слоя алюминия или анодируемого алюминиевосодержащего сплава и микродуговое оксидирование, после формирования слоя его механически обрабатывают до восстановления геометрии поверхности, причем слой формируют со сквозной пористостью не более 8%, с размером пор не более 1 мкм, а микродуговое оксидирование ведут в слабощелочном электролите, содержащем 3 г/л КОН, 10 г/л жидкого стекла, при плотности тока 10-15 А/дм2 и температуре электролита 40-60oС, до получения слоя оксида алюминия толщиной 100-250 мкм.
Кроме того, сущность второго варианта способа заключается в том, что в способе формирования защитного покрытия на деталях запорной арматуры для газовых и жидких потоков, включающем микродуговое оксидирование, детали изготавливают из алюминия или анодируемого алюминиевосодержащего сплава с пористостью не более 8%, с размером пор не более 1мкм, а микродуговое оксидирование ведут в слабощелочном электролите, содержащем 3 г/л КОН, 10 г/л жидкого стекла, при плотности тока 10-15 А/дм2 и температуре электролита 40-60oС, до получения слоя оксида алюминия толщиной 100-250 мкм.
Технический результат заявляемого способа заключается в получении прочного износо- и коррозионно-стойкого покрытия на деталях практически из любого конструкционного металла или сплава, например из: стали, чугуна, бронзы, латуни, силумина и т.д. и даже из графита или термостойкой пластмассы. Получаемые покрытия обладают высокой, до 2500 кг/см2 адгезией, микротвердостью до 2900 кг/мм2, стойкостью к термоциклическим нагрузкам. Покрытия несклонны к растрескиванию и осыпанию.
Заявляемый способ формирования защитных покрытий на изделиях, преимущественно запорной арматуре для газовых и жидких потоков, заключается в следующем.
Для первого варианта реализации способа, когда наносят слой алюминия, полученный технический результат объясняется тем, что реализуемая двухслойная структура имеет химическое средство и, кроме того, более мягкий и пластичный алюминиевый слой выполняет роль своеобразного демпфирующего элемента, согласующего и сглаживающего возникающие напряжения, которые могли бы привести к растрескиванию и разрушению оксидного слоя покрытия.
Для второго варианта реализации способа высокая адгезия защитного оксидного покрытия является результатом химического сродства алюминия и оксида алюминия, а высокая износостойкость - результат "сотовой" кристаллической структуры слоя оксида алюминия, получаемого в процессе МДО.
Кроме того, именно сотовая структура оксида позволила "согласовать" коэффициент термического расширения металла и оксида.
После изготовления заготовки ее поверхность подвергают обезжириванию и затем наносят слой алюминия любым известным способом: напылением, погружением в расплав алюминия, набрызгиванием из капельно-жидкой фазы и т.д. Толщина покрытия алюминием контролируется любым из существующих способов: ультразвуковыми, токовихревыми и т.д. толщиномерами, датчиками и т.д.
Температурный режим нанесения алюминиевого слоя обусловливается выбранным способом покрытия. Покрытие формируют одинаковой толщины по всей поверхности детали, не допуская непокрытых участков. Допускается сквозная пористость не более 8% с размером пор не более 1 мкм. Покрытие алюминия наносят толщиной слоя 0,4-0,5 мм. Для восстановления профиля и размеров детали проводят механическую обработку, улучшающую поверхность и качество покрытия - опрессовывание в форме или токарную обработку, или шлифовку, или все операции вместе при необходимости до нужной шероховатости, как правило, <2,5 мкм.
Контролируют толщину покрытия на всем этапе формирования алюминиевого слоя, не допуская толщины его к завершающему этапу менее 0,3 мм.
Затем окислением алюминия формируют внешний слой из оксида алюминия, обладающего высокой коррозионной и износостойкостью, для чего предварительно деталь с нанесенным слоем алюминия толщиной 0,3 мм очищают и обезжиривают. Деталь крепят на токопровод и помещают в ванну с электролитом, преимущественно в слабощелочной, содержащий, например, 2 г/л КОН или NaOH или 3 г/л КОН и 10 г/л жидкого стекла.
Подают напряжение и проводят микродуговое оксидирование при плотности тока 10-15 А/дм2 при температуре электролита 40-60oС до получения оксидного слоя толщиной 100-150 мкм.
Технология данного этапа формирования покрытия на детали обеспечивает одинаковую толщину, прочность, шероховатость, износостойкость на всей поверхности.
С целью получения заданного качества чистоты поверхности после микродугового оксидирования рабочие трущиеся поверхности окончательно шлифуют или полируют. В результате на детали получается двухслойное покрытие: внутренний слой - толщиной 0,1-0,2 мм - алюминий, наружный слой - 0,07-0,13 мм - оксид алюминия.
Механизм получения двухслойного покрытия на рабочих поверхностях изложенным способом отличается от аналогов тем, что в процессе формирования слоев покрытия на изделие внутренняя кристаллическая структура изделия не претерпевает изменения, что не характерно для технологии получения шарового крана с керамическими покрытиями. От наиболее близкого аналога отличия заключаются в том, что добавляются операции, превращающие защитный слой алюминия, подверженный коррозии, и обладающего малой износостойкостью, в антикоррозионные и износостойкие слой и структуру.
Пример
Способ получения защитного покрытия на затворе шарового крана ДУ-50. Операции и режимы проводят в соответствии с порядком, изложенном выше. На местах излома контуров поверхностей контролируют дополнительно сплошность и при необходимости проводят повторно нанесение алюминия вдоль линии излома. Затем обрабатывают полученную поверхность алюминиевого покрытия для получения необходимых геометрии и размеров. Затем после обезжиривания помещают затвор в электролитическую ванну и проводят микродуговое оксидирование алюминиевого слоя с получением слоя оксида алюминия толщиной 100 мкм. Для этого микродуговое оксидирование ведут при плотности тока от 10-15 А/дм2 в течение 1 ч. Электролит, используемый при микродуговом оксидировании, - слабощелочной, состава 3 г/л КОН, 10 г/л раствор жидкого стекла (клей канцелярский силикатный). Температура электролита в процессе поддерживалась в пределах 40-60oС. Охлаждение электролитической ванны осуществляли прокачкой воды через рубашку водяного охлаждения электролитической ячейки. Перемешивание электролита во время процесса осуществляли воздушным барботированием.
Полученная структура внешнего слоя при анализе на микроскопе характеризуется "сотовым" строением, дополнительно упрочняющим покрытие.

Claims (2)

1. Способ формирования защитного покрытия на деталях запорной арматуры для газовых и жидких потоков, включающий формирование слоя алюминия или анодируемого алюминиевосодержащего сплава и микродуговое оксидирование, отличающийся тем, что после формирования слоя его механически обрабатывают до восстановления геометрии поверхности, причем слой формируют со сквозной пористостью не более 8%, с размером пор не более 1 мкм, а микродуговое оксидирование ведут в слабощелочном электролите, содержащем 3 г/л КОН и 10 г/л жидкого стекла, при плотности тока 10-15 А/дм2 и температуре электролита 40-60oС до получения слоя оксида алюминия толщиной 100-250 мкм.
2. Способ формирования защитного покрытия на деталях запорной арматуры для газовых и жидких потоков, включающий микродуговое оксидирование, отличающийся тем, что детали изготавливают из алюминия или анодируемого алюминиевосодержащего сплава с пористостью не более 8%, с размером пор не более 1 мкм, а микродуговое оксидирование ведут в слабощелочном электролите, содержащем 3 г/л КОН и 10 г/л жидкого стекла, при плотности тока 10-15 А/дм2 и температуре электролита 40-60oС до получения слоя оксида алюминия толщиной 100-250 мкм.
RU2001113639A 2001-05-22 2001-05-22 Способ формирования защитного покрытия на деталях запорной арматуры (варианты) RU2199613C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001113639A RU2199613C2 (ru) 2001-05-22 2001-05-22 Способ формирования защитного покрытия на деталях запорной арматуры (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001113639A RU2199613C2 (ru) 2001-05-22 2001-05-22 Способ формирования защитного покрытия на деталях запорной арматуры (варианты)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2199613C2 true RU2199613C2 (ru) 2003-02-27
RU2001113639A RU2001113639A (ru) 2003-05-10

Family

ID=20249792

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001113639A RU2199613C2 (ru) 2001-05-22 2001-05-22 Способ формирования защитного покрытия на деталях запорной арматуры (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2199613C2 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1627938A1 (en) 2004-08-20 2006-02-22 Leica Microsystems Ltd. Shanghai Ceramic coating for parts of a microscope
US20100255274A1 (en) * 2007-05-24 2010-10-07 Uri Mirsky Deep anodization
RU2530975C1 (ru) * 2013-05-16 2014-10-20 Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры
CN115558886A (zh) * 2022-09-13 2023-01-03 首钢集团有限公司 一种耐腐蚀的高碳钢防护膜层及其制备方法
RU2793671C2 (ru) * 2021-05-06 2023-04-04 Алексей Александрович Никифоров Теплопередающая стенка теплообменника и способ формирования покрытия для интенсификации теплообмена теплопередающей стенки теплообменника

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Восстановление деталей сельскохозяйственной техники. - М.: Информагротекс, 1995, с.172. НОВИКОВ Н.А. Ремонт деталей из алюминия и его сплавов. - Орел: ОГСХА, 1997,с.32-33. *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1627938A1 (en) 2004-08-20 2006-02-22 Leica Microsystems Ltd. Shanghai Ceramic coating for parts of a microscope
US20100255274A1 (en) * 2007-05-24 2010-10-07 Uri Mirsky Deep anodization
RU2530975C1 (ru) * 2013-05-16 2014-10-20 Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") Покрытие для нанесения на приводные элементы запорной и регулирующей арматуры
RU2806750C2 (ru) * 2018-03-12 2023-11-07 Общество С Ограниченной Ответственностью " Научно-Производственная Компания "Взрывобезопасность" Способ формирования теплообменной поверхности с комбинированным пористым покрытием и теплообменная поверхность, полученная таким способом
RU2793671C2 (ru) * 2021-05-06 2023-04-04 Алексей Александрович Никифоров Теплопередающая стенка теплообменника и способ формирования покрытия для интенсификации теплообмена теплопередающей стенки теплообменника
CN115558886A (zh) * 2022-09-13 2023-01-03 首钢集团有限公司 一种耐腐蚀的高碳钢防护膜层及其制备方法
CN115558886B (zh) * 2022-09-13 2024-06-11 首钢集团有限公司 一种耐腐蚀的高碳钢防护膜层及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Raaj et al. Exploring grinding and burnishing as surface post-treatment options for electron beam additive manufactured Alloy 718
US20080093047A1 (en) Casting molds coated for surface enhancement and methods of making
EP1525332A2 (en) Corrosion-resistant coatings for steel tubes
Jam et al. Evaluation of microstructure and electrochemical behavior of dual-layer NiCrAlY/mullite plasma sprayed coating on high silicon cast iron alloy
ES2551080T3 (es) Método para reparar un componente de aleación de aluminio
EP1507018A1 (en) Method of pre-treating the surface of a gas turbine component to be coated
Wang et al. Fabrication, microstructure, and wear performance of WC-Fe composite/metal coating fabricated by resistance seam welding
Kumar et al. Evolution and adoption of microwave claddings in modern engineering applications
EP4061977A1 (en) Bi-layer protective coatings for metal components
US20070099015A1 (en) Composite sliding surfaces for sliding members
Kim et al. Porosity effects of a Fe-based amorphous/nanocrystals coating prepared by a commercial high velocity oxy-fuel process on cavitation erosion behaviors
Wang et al. Characterization and wear behavior of WC-0.8 Co coating on cast steel rolls by electro-spark deposition
Akhil et al. A comprehensive review on ceramic coating on steel and centrifugal thermite process: applications and future trends
RU2199613C2 (ru) Способ формирования защитного покрытия на деталях запорной арматуры (варианты)
He et al. Microstructure and wear behaviors of a WC10%-Ni60AA cermet coating synthesized by laser-directed energy deposition
Akebono et al. Effect of coating microstructure on the fatigue properties of steel thermally sprayed with Ni-based self-fluxing alloy
Abbas et al. Enhancement of the hardness and wear-resistance of aluminum-silicon alloy using atmospheric plasma-sprayed ZrO2, Al2O3-ZrO2 multilayer, and Al2O3/ZrO2 composite coatings
Sun et al. Characteristic comparison of stacked WC-based coatings prepared by high-velocity oxygen-fuel spray and electric contact strengthening
Li et al. Comparative study on microstructure evolution and failure mechanisms of ordinary and refurbished EB-PVD TBC under cyclic oxidation.
Kablov et al. Ion-plasma protective coatings for gas-turbine engine blades
CN108998816A (zh) 一种氯化铵助渗的Cr/氮化复合涂层及其制备方法
US20130260172A1 (en) Coated titanium alloy surfaces
Zhang et al. Construction of superhydrophobic film on the titanium alloy welded joint and its corrosion resistance study
Simunovic Thermal spraying
Mishra et al. Erosion performance of coatings produced by shrouded plasma spray process on a Co-based superalloy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090523