RU2201994C1 - Composite composition of powder-like material for concrete mixer members reconditioning - Google Patents
Composite composition of powder-like material for concrete mixer members reconditioning Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201994C1 RU2201994C1 RU2002119642/02A RU2002119642A RU2201994C1 RU 2201994 C1 RU2201994 C1 RU 2201994C1 RU 2002119642/02 A RU2002119642/02 A RU 2002119642/02A RU 2002119642 A RU2002119642 A RU 2002119642A RU 2201994 C1 RU2201994 C1 RU 2201994C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- nickel
- base
- powder
- concrete mixer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нанесения покрытий и может быть использовано в машиностроении как для получения защитных износостойких покрытий на деталях машин, так и непосредственно для восстановления изношенных деталей бетоносмесителя. The invention relates to the field of coating and can be used in mechanical engineering both to obtain protective wear-resistant coatings on machine parts, and directly to restore worn concrete mixer parts.
Известен порошкообразный материал для нанесения защитного покрытия, который может использоваться и для восстановления изношенных деталей, состоящий из смеси двух порошков, на основе железа и никеля (см. патент РФ 2130506, С 23 С 4/04, 1999). Known powder material for applying a protective coating, which can be used to restore worn parts, consisting of a mixture of two powders, based on iron and nickel (see RF patent 2130506, C 23 C 4/04, 1999).
Недостатками известной композиции порошкообразного материала являются низкая прочность сцепления с основным металлом деталей машин, образование пористого слоя, незначительная толщина восстановления, а также то, что при его нанесении требуется использование защитных газов. The disadvantages of the known composition of the powdered material are the low adhesion to the base metal of machine parts, the formation of a porous layer, a small thickness of the recovery, and the fact that its use requires the use of protective gases.
В основу изобретения поставлена задача создания композиционного состава порошкообразного материала, который может наноситься на восстанавливаемые детали бетоносмесителя требуемой толщины, без использования газовой защитной среды с сохранением высокой износостойкости и коррозионной устойчивости при ударно-абразивном воздействии на рабочие поверхности деталей бетоносмесителя. The basis of the invention is the task of creating a composite composition of a powdery material that can be applied to recoverable parts of a concrete mixer of the required thickness, without using a gas protective environment while maintaining high wear resistance and corrosion resistance when impact-abrasive impacts on the working surfaces of concrete mixer parts.
Поставленная задача решается тем, что в композиционном составе порошкообразного материала, состоящем из смеси двух порошков на основе железа и никеля, порошок на основе железа содержит, мас.% состав: углерод - 4,1-4,4; хром - 30-33; кремний - 3,5-4,0; марганец - 2,0-2,5; никель - 4,0-4,5; алюминий - 3,5-4,5; а второй порошок на основе никеля имеет следующий состав мас. %: углерод - 0,6-1,0; хром - 16-17; кремний - 3,4-4,6; бор - 2,5-4,0 и железо не более 4, при этом порошок на основе железа в смеси составляет 70-75%, а порошок на основе никеля - 30-25%. The problem is solved in that in the composition of the powder material, consisting of a mixture of two powders based on iron and nickel, the powder based on iron contains, wt.% Composition: carbon - 4.1-4.4; chrome 30-33; silicon - 3.5-4.0; Manganese - 2.0-2.5; nickel - 4.0-4.5; aluminum - 3.5-4.5; and the second powder based on Nickel has the following composition wt. %: carbon - 0.6-1.0; chrome - 16-17; silicon - 3.4-4.6; boron - 2.5-4.0 and iron no more than 4, while the powder based on iron in the mixture is 70-75%, and the powder based on nickel is 30-25%.
В связи с тем что первый порошок имеет основу железо и, соответственно, указанный выше мас.% состав, а второй порошок имеет никелевую основу и, соответственно, свой, указанный также выше мас.% состав, обеспечивается получение композиционного материала, который может работать в условиях абразивного износа при значительных ударных и динамических нагрузках на рабочих поверхностях деталей бетоносмесителя, в частности рабочих поверхностях лопаток. Due to the fact that the first powder has an iron base and, accordingly, the above wt.% Composition, and the second powder has a nickel base and, accordingly, its own, also indicated above wt.% Composition, it is possible to obtain a composite material that can work in conditions of abrasive wear with significant shock and dynamic loads on the working surfaces of the concrete mixer parts, in particular the working surfaces of the blades.
Композиционный состав порошкообразного материала для восстановления деталей бетоносмесителя содержит два порошка. Первый порошок имеет основу железо и, соответственно, следующий состав, мас.%:
Углерод - 4,1 - 4,4
Хром - 30 - 33
Кремний - 3,5 - 4,0
Марганец - 2,0 - 2,5
Никель - 4,0 - 4,5
Алюминий - 3,5 - 4,5
Железо - Остальное
а второй порошок имеет никелевую основу и, соответственно, следующий состав, мас.%:
Углерод - 0,6 - 1,0
Хром - 16 - 17
Кремний - 3,4 - 4,6
Бор - 2,5 - 4,0
Железо - Не более 4
Никель - Остальное
при этом порошок на основе железа в смеси составляет 70-75%, а порошок на основе никеля - 30-25%.The composition of the powder material for the recovery of concrete mixer parts contains two powders. The first powder has an iron base and, accordingly, the following composition, wt.%:
Carbon - 4.1 - 4.4
Chrome - 30 - 33
Silicon - 3.5 - 4.0
Manganese - 2.0 - 2.5
Nickel - 4.0 - 4.5
Aluminum - 3.5 - 4.5
Iron - Else
and the second powder has a nickel base and, accordingly, the following composition, wt.%:
Carbon - 0.6 - 1.0
Chrome - 16 - 17
Silicon - 3.4 - 4.6
Boron - 2.5 - 4.0
Iron - Not more than 4
Nickel - Other
wherein the iron-based powder in the mixture is 70-75%, and the nickel-based powder is 30-25%.
На основании экспериментальных исследований при напылении этих смесей порошков были подобраны режимы напыления. Так, при добавке алюминия образуется прочная оксидная пленка, что позволяет восстанавливать детали без применения защитных газов. Алюминий, являясь сильным раскислителем и нитридообразующим элементом, способствует одновременно удалению продуктов раскисления, что в свою очередь повышает качество напыления. В результате алюмотермической реакции образуется покрытие - алюминид никеля, отличающееся высокой стойкостью к окислению и температурой плавления 1500oС. Указанной смесью можно напылять слои значительной толщины без трещин. Износостойкость получаемого покрытия превосходит соответствующий показатель закаленной стали, марки Ст.45 в 3,5 раза.Based on experimental studies during the spraying of these powder mixtures, spraying modes were selected. So, when aluminum is added, a strong oxide film is formed, which allows you to restore parts without the use of protective gases. Aluminum, being a strong deoxidizer and a nitride forming element, contributes to the simultaneous removal of deoxidation products, which in turn improves the quality of the deposition. As a result of the aluminothermic reaction, a coating is formed - nickel aluminide, characterized by high oxidation resistance and a melting point of 1500 o C. With this mixture, layers of considerable thickness can be sprayed without cracks. The wear resistance of the resulting coating exceeds the corresponding rate of hardened steel, St.45 grade by 3.5 times.
При напылении частицы порошка нагреваются до температуры, при которой происходит экзотермическая реакция, сопровождающаяся дополнительным выделением тепла и повышением температуры. Количество теплоты определяется массой металла, и чем больше толщина покрытия и толщина детали, тем больше продолжительность и ниже скорость оплавления. Частицы при соприкосновении с напыляемой поверхностью образуют плотный износостойкий слой, прочность сцепления которого близка к оплавленным слоям. При напылении необходимо предварительно подогревать поверхности, особенно тех деталей, которые имеют сложную конфигурацию, не ниже 100-120oС, так как градиент изменения температуры (потеря тепла на воздухе) для этих деталей будет выше, чем у деталей простой конфигурации.During spraying, the powder particles are heated to a temperature at which an exothermic reaction occurs, accompanied by additional heat and temperature. The amount of heat is determined by the mass of the metal, and the greater the thickness of the coating and the thickness of the part, the longer the duration and lower the rate of reflow. Particles in contact with the sprayed surface form a dense wear-resistant layer, the adhesion strength of which is close to the melted layers. When spraying, it is necessary to preheat surfaces, especially those parts that have a complex configuration, not lower than 100-120 o C, since the gradient of the temperature change (heat loss in air) for these parts will be higher than that of parts with a simple configuration.
При напылении площадь непосредственного контакта как между самими частицами, так и между частицами и основным металлом весьма мала, что является одной из главных причин образования пористого слоя, прочность которого очень низкая. При воздействии на такой слой сравнительно низких нагрузок происходит его скалывание. Последующее оплавление дает возможность повысить плотность и прочность напыленного слоя. During sputtering, the area of direct contact both between the particles themselves and between the particles and the base metal is very small, which is one of the main reasons for the formation of a porous layer, the strength of which is very low. When a relatively low load is applied to such a layer, it spalls. Subsequent reflow makes it possible to increase the density and strength of the sprayed layer.
При оплавлении покрытие необходимо нагревать до температуры, при которой происходит характерное "запотевание" слоя, выражающееся в появлении на оплавляемых участках блестящей поверхности. When melting, the coating must be heated to a temperature at which a characteristic “fogging” of the layer occurs, which is expressed in the appearance of a shiny surface on the melted areas.
Наличие жидкой фазы является одним из главных условий возможности протекания процесса оплавления. При этом для образования жидкой фазы не следует перегревать напыленные самофлюсующимися сплавами покрытия до полного расплавления. The presence of a liquid phase is one of the main conditions for the possibility of a melting process. In this case, for the formation of the liquid phase, the coatings sprayed by self-fluxing alloys should not be overheated until completely melted.
Оплавленные покрытия данной композиции имеют мелкозернистую структуру и повышенную твердость ее составляющих с включением Аl2О3 и Al3Fe. Измельчению структуры способствует алюминий, входящий в состав порошка на железной основе, который является более сильным раскислителем, чем самофлюсующиеся бор и кремний.The melted coatings of this composition have a fine-grained structure and increased hardness of its components with the inclusion of Al 2 O 3 and Al 3 Fe. The refinement of the structure is facilitated by aluminum, which is part of the iron-based powder, which is a stronger deoxidizer than self-fluxing boron and silicon.
При нагреве до оплавления алюминий реагирует с кислородом более интенсивно, предохраняя от выгорания бор и кремний и тем самым поддерживая процесс самофлюсования. В этом случае прочность сцепления снижается до 270 МПа, однако она вполне достаточна для интенсивной эксплуатации деталей, восстановленных плазменным напылением с последующим оплавлением в условиях ударно-абразивного воздействия на рабочие поверхности деталей бетоносмесителя. When heated to reflow, aluminum reacts with oxygen more intensively, protecting boron and silicon from burning out and thereby supporting the self-fluxing process. In this case, the adhesion strength is reduced to 270 MPa, however, it is quite sufficient for intensive use of parts restored by plasma spraying with subsequent melting under the conditions of impact-abrasive impact on the working surfaces of concrete mixer parts.
Переходная зона у таких оплавленных композиций несколько шире. Это объясняется более высокой температурой оплавления при использовании этих сплавов. Основной металл у поверхности оплавления имеет мартенситную структуру с переходом к троститной. Исследования микроструктуры композиционного состава порошкообразного материала показали, что структура состоит из карбидов, боридов хрома в ледебуритно-аустенитной основе и отличается высокой твердостью. The transition zone for such melted compositions is somewhat wider. This is due to the higher melting point when using these alloys. The base metal at the reflow surface has a martensitic structure with a transition to trostite. Studies of the microstructure of the composition of the powdered material showed that the structure consists of carbides, chromium borides in a ledeburite-austenitic base and is characterized by high hardness.
При нагреве покрытия за счет расплавления легкоплавкой составляющей структуры - эвтектики - жидкая фаза появляется за 100 - 150oС до их полного расплавления. В то же время исходные составляющие структуры сплавов (твердый раствор и карбиды) остаются в твердом состоянии и сохраняют общую целостность покрытий. Возникшая жидкая фаза заполняет образовавшиеся при напылении поры, обеспечивая диффузию элементов, в результате чего происходит флюсование и окончательное формирование структуры покрытия. При этом самофлюсующиеся элементы бор и кремний диффундируют в основной металл, а железо из основного - в покрытие.When the coating is heated due to the melting of the low-melting component of the structure - eutectic - the liquid phase appears 100 - 150 o C until they are completely melted. At the same time, the initial components of the alloy structure (solid solution and carbides) remain in the solid state and maintain the overall integrity of the coatings. The resulting liquid phase fills the pores formed during spraying, providing diffusion of the elements, resulting in fluxing and the final formation of the coating structure. In this case, self-fluxing elements boron and silicon diffuse into the base metal, and iron from the base - into the coating.
Восстановление изношенных деталей бетоносмесителя с использованием предложенной смеси производят следующим образом. The restoration of the worn parts of the concrete mixer using the proposed mixture is as follows.
Берется порошок на основе железа со следующим содержанием, маc.%: углерод - 4,25; хром - 31,5; кремний - 3,75; марганец - 2,25; никель - 4,25; алюминий - 4,0; железо - остальное и порошок на основе никеля со следующим содержанием, мас.%: углерод - 0,8; хром - 16,5; кремний - 4,0; бор - 3,25; железо - не более 2,0; никель - остальное при процентном составе указанных порошков соответственно 70% и 30%. Порошки смешиваются, а фракционность каждого компонента в предложенной смеси составляет не более 100 мкм. An iron-based powder is taken with the following content, wt.%: Carbon - 4.25; chrome - 31.5; silicon - 3.75; Manganese - 2.25; nickel - 4.25; aluminum - 4.0; iron - the rest and a powder based on nickel with the following content, wt.%: carbon - 0.8; chrome - 16.5; silicon - 4.0; boron - 3.25; iron - not more than 2.0; nickel - the rest with the percentage composition of these powders, respectively 70% and 30%. The powders are mixed, and the fractionality of each component in the proposed mixture is not more than 100 microns.
Перед напылением предварительно подогревают поверхность детали до 110 Сo. При напылении частицы порошка нагреваются до температуры, при которой происходит экзотермическая реакция, сопровождающаяся дополнительным выделением тепла и повышением температуры. При оплавлении покрытие нагревают до появления на оплавляемых участках блестящей поверхности.Before spraying, the surface of the part is preheated to 110 ° C. During spraying, the powder particles are heated to a temperature at which an exothermic reaction occurs, accompanied by additional heat and temperature. During reflow, the coating is heated until a shiny surface appears on the areas to be melted.
Исследования на износостойкость показали, что рабочие поверхности деталей бетоносмесителя, находящиеся в сопряжении с вышеуказанными оплавляемыми покрытиями, практически не подвергаются износу. Researches on wear resistance showed that the working surfaces of concrete mixer parts that are in conjunction with the above melting coatings are practically not subject to wear.
Claims (1)
Углерод - 4,1 - 4,4
Хром - 30 - 33
Кремний - 3,5 - 4,0
Марганец - 2,0 - 2,5
Никель - 4,0 - 4,5
Алюминий - 3,5 - 4,5
Железо - Остальное
а порошок на основе никеля содержит, мас.%:
Углерод - 0,6 - 1,0
Хром - 16 - 17
Кремний - 3,4 - 4,6
Бор - 2,5 - 4,0
Железо - Не более 4
Никель - Остальное
при этом процентный состав порошков в смеси на основе железа и никеля составляет соответственно 70-75% и 30-25%.The composition of the powder material for the restoration of the concrete mixer parts, consisting of a mixture of iron-based powder and nickel-based powder, characterized in that the iron-based powder contains, wt.%:
Carbon - 4.1 - 4.4
Chrome - 30 - 33
Silicon - 3.5 - 4.0
Manganese - 2.0 - 2.5
Nickel - 4.0 - 4.5
Aluminum - 3.5 - 4.5
Iron - Else
and the nickel-based powder contains, wt.%:
Carbon - 0.6 - 1.0
Chrome - 16 - 17
Silicon - 3.4 - 4.6
Boron - 2.5 - 4.0
Iron - Not more than 4
Nickel - Other
the percentage composition of the powders in a mixture based on iron and nickel is 70-75% and 30-25%, respectively.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002119642/02A RU2201994C1 (en) | 2002-07-24 | 2002-07-24 | Composite composition of powder-like material for concrete mixer members reconditioning |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002119642/02A RU2201994C1 (en) | 2002-07-24 | 2002-07-24 | Composite composition of powder-like material for concrete mixer members reconditioning |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2201994C1 true RU2201994C1 (en) | 2003-04-10 |
Family
ID=20255862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002119642/02A RU2201994C1 (en) | 2002-07-24 | 2002-07-24 | Composite composition of powder-like material for concrete mixer members reconditioning |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201994C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8535764B2 (en) * | 2006-10-18 | 2013-09-17 | The Nanosteel Company, Inc. | Protective coating for concrete delivery system components |
| RU2803173C1 (en) * | 2022-10-28 | 2023-09-07 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Composition of powder material for plasma spraying |
-
2002
- 2002-07-24 RU RU2002119642/02A patent/RU2201994C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8535764B2 (en) * | 2006-10-18 | 2013-09-17 | The Nanosteel Company, Inc. | Protective coating for concrete delivery system components |
| RU2803173C1 (en) * | 2022-10-28 | 2023-09-07 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Composition of powder material for plasma spraying |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7345255B2 (en) | Composite overlay compound | |
| US4822415A (en) | Thermal spray iron alloy powder containing molybdenum, copper and boron | |
| CA1276843C (en) | Composite hard chromium compounds for thermal spraying | |
| Deuis et al. | Metal-matrix composite coatings by PTA surfacing | |
| Wang et al. | Microstructure and wear properties of Fe-based hardfacing coating reinforced by TiC particles | |
| Kim et al. | Assessment of wear performance of flame sprayed and fused Ni-based coatings | |
| US7645493B2 (en) | Composite wires for coating substrates and methods of use | |
| Liu et al. | Microstructure and wear behavior of (Cr, Fe) 7C3 reinforced composite coating produced by plasma transferred arc weld-surfacing process | |
| Liu et al. | Microstructure and dry-sliding wear resistance of PTA clad (Cr, Fe) 7C3/γ-Fe ceramal composite coating | |
| Sahoo et al. | Microstructure and tribological behaviour of TiC-Ni-CaF2 composite coating produced by TIG cladding process | |
| JP6804982B2 (en) | Methods and Compositions for Preparing Overlays Containing Titanium Carbide | |
| JP2002518982A (en) | Double or multilayer coating | |
| Moghaddam et al. | Microstructure and wear properties of Fe–TiC composite coatings produced by submerged arc cladding process using ferroalloy powder mixtures | |
| Škamat et al. | Pulsed laser processed NiCrFeCSiB/WC coating versus coatings obtained upon applying the conventional re-melting techniques: Evaluation of the microstructure, hardness and wear properties | |
| US4810464A (en) | Iron-base hard surfacing alloy system | |
| RU2201994C1 (en) | Composite composition of powder-like material for concrete mixer members reconditioning | |
| Sharma et al. | Surface hardening characteristics of microalloyed steel during ex-situ and in-situ Al2O3 reinforcement under TIG arcing | |
| JPH089115B2 (en) | Plasma powder overlay welding material for rolled steel guide member in hot rolling line | |
| Techel et al. | Production of hard metal-like wear protection coatings by CO 2 laser cladding | |
| WO2014105239A1 (en) | Hardface coating systems and methods for metal alloys and other materials for wear and corrosion resistant applications | |
| CA2033438C (en) | Metal filler composition and method of employing same | |
| CA2906125A1 (en) | Polycrystalline diamond powder (pcd) re tipping rod coated or non coated for hardening of surfaces | |
| JPH0564706B2 (en) | ||
| Kilinc et al. | Characterization of Fe-Nb-B base hardfacing of steel | |
| RU2803173C1 (en) | Composition of powder material for plasma spraying |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040725 |