RU2354750C1 - Способ формирования наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа - Google Patents
Способ формирования наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2354750C1 RU2354750C1 RU2007124929/02A RU2007124929A RU2354750C1 RU 2354750 C1 RU2354750 C1 RU 2354750C1 RU 2007124929/02 A RU2007124929/02 A RU 2007124929/02A RU 2007124929 A RU2007124929 A RU 2007124929A RU 2354750 C1 RU2354750 C1 RU 2354750C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel sheet
- lead
- metal
- steel plate
- metal layer
- Prior art date
Links
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химико-термической обработке металлических изделий, а также к созданию наноструктурированных материалов конструкционного назначения. Проводят растворение осаждаемого металла в расплаве свинца или эвтектики Pb-Bi, создают температурный градиент в 500-600°С между расплавом с растворенным в нем металлом и поверхностью стального листа, предварительно покрытого свинцом, путем охлаждения стального листа. Затем проводят осаждение металла на поверхность стального листа в среде инертного газа за счет температурного градиента между поверхностью расплава и поверхностью листа. Толщину получаемого наноструктурированного слоя регулируют временем проведения процесса. Получают стальной лист металла с наноструктурированным металлическим слоем на поверхности, который обладает улучшенными механическими и эксплуатационными свойствами. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к химико-термической обработке металлических изделий к созданию наноструктурированных материалов конструкционного назначения, к проблеме трения и износа и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в любой отрасли промышленности.
Так, например, известен
- способ получения материалов с наностуктурой: интенсивной пластической деформации (Валиев Р.З. Создание наноструктурных металлов и сплавов с уникальными свойствами, используя интенсивные пластические деформации. Российские нанотехнологии. 2006 - Т.1-2. с.208-216.),
- способ компактирования механоактивированных порошков металлов, кристаллизации из аморфного состояния (Ковнеристый Ю.К. Объемно-аморфизирующиеся металлические сплавы. М.: Наука, 1999, 80 с.).
Недостатком указанных способов является их высокая энергоемкость и невозможность формирования наноструктур на листовых материалах значительных размеров.
Задачей предложенного способа является упрощение процесса формирования наноструктурированных металлических слоев на поверхности стального листа при обеспечении необходимых механических и эксплуатационных свойств.
Поставленная задача решается предлагаемым способом формирования наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа, включающим растворение осаждаемого металла в расплаве свинца или эвтектики Pb-Bi, создание температурного градиента в 500-600°С между расплавом с растворенным в нем металлом и поверхностью стального листа, предварительно покрытого свинцом, путем охлаждения стального листа и осаждение металла на его поверхность в среде инертного газа за счет температурного градиента между поверхностью расплава и поверхностью листа, при этом толщину получаемого наноструктурированного слоя регулируют временем проведения процесса. Расплав свинца или эвтектики Pb-Bi нагревают до температуры 1000-1200°С. Стальной лист охлаждают до температуры 500-600°С. В качестве инертного газа используют аргон. В качестве осаждаемого металла используют никель, титан, вольфрам, хром или их смесь.
Формирование наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа, предварительно электролитически покрытого свинцом (для увеличения адгезии), получается за счет того, что поток охлаждающей жидкости, проходящей по пустотелому стальному сосуду, снижает температуру нагрева стального листа до 500-600°С. Благодаря высокому градиенту температур избыток растворенного в свинце элемента при 1100-1300°С выделяется и осаждается на поверхности стального листа, предварительно электролитически покрытого свинцом (для увеличения адгезии). Процесс затвердевания начинается с образования микрозародышей твердой фазы в объеме переохлажденного расплава. С увеличением переохлаждения критический размер зародыша быстро убывает. Поэтому в жидком свинце кристаллизуются микроскопические центры роста гомогенной структуры, представляющие собой первичную ячейку или комплекс ячеек. Сформировавшиеся ячейки осаждаются на поверхности стального листа, образуя металлический наноструктурированный слой.
Предлагаемый способ можно осуществить с помощью устройства для формирования наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа.
На чертеже представлена схема устройства для формирования наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа.
Устройство состоит из керамической ванны 1, расплавленного свинца (или эвтектики Pb-Bi) 2, каналов для введения графитовых электродов 3, брикетов из спрессованных порошков металлов 4, пустотелого стального сосуда 5 с продольными каналами, обеспечивающими продольный поток охлаждающей воды, чугунный корпус 7 стола для приемки стального листа с наноструктурой на поверхности.
Способ осуществляется следующим образом: в керамическую ванну 1 устанавливаются спрессованные брикеты 4 из порошков металлов, засыпается свинец (или эвтектика Pb-Bi) 2, с помощью графитовых электродов 3 устанавливают температуру 1100°С. Процесс происходит в вакуумной камере (не показана). Через пустотелый стальной сосуд 5 с продольными каналами начинают пропускать охлаждающую воду до получения температуры стального листа 6500°С. Формирование наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа 6, предварительно электролитически покрытого слоем свинца, получается за счет того, что поток охлаждающей жидкости, проходящей по пустотелому стальному сосуду 5, снижает температуру стального листа до 500-600°С. Благодаря высокому градиенту температур избыток растворенного в свинце элемента при 1100°С выделяется и осаждается на поверхности стального листа 6. Процесс затвердевания начинается с образования микрозародышей твердой фазы в объеме переохлажденного расплава. С увеличением переохлаждения критический размер зародыша быстро убывает. Поэтому в жидком свинце кристаллизуются микроскопические центры роста гомогенной структуры, представляющие собой первичную ячейку или комплекс ячеек. Сформировавшиеся ячейки осаждаются на поверхности стального листа 6, охлаждаемого пустотелым стальным сосудом 5 с продольными каналами, происходит формирование наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа 6. Стальной лист 6 с наноструктурированным металлическим слоем на поверхности снимается с помощью пустотелого стального сосуда 5 на чугунный корпус 7 стола для приемки листа.
Толщина наноструктурированного покрытия стального листа будет расти пропорционально времени работы предлагаемого устройства. В течение определенного времени на поверхности стального листа, охлаждаемого стальным сосудом, формируется наноструктурированный металлический слой.
Пример 1
В керамическую ванну 1 устанавливаются спрессованные брикеты 4 из порошков никеля 50% и титана 50%, засыпается свинец (или эвтектика Pb-Bi) 2, с помощью графитовых электродов 3 устанавливаем температуру 1100°С. Процесс происходит в вакуумной камере (не показана). Через пустотелый стальной сосуд 5 с продольными каналами начинаем пропускать охлаждающую воду до получения температуры стального листа 6500°С. Формирование наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа 6, предварительно электролитически покрытого слоем свинца, получается за счет того, что поток охлаждающей жидкости, проходящей по пустотелому стальному сосуду 5, снижает температуру стального листа до 500°С. Благодаря высокому градиенту температур избыток растворенного в свинце элемента при 1100°С выделяется и осаждается на поверхности стального листа 6. Процесс затвердевания начинается с образования микрозародышей твердой фазы в объеме переохлажденного расплава. С увеличением переохлаждения критический размер зародыша быстро убывает. Поэтому в жидком свинце кристаллизуются микроскопические центры роста гомогенной структуры, представляющие собой первичную ячейку или комплекс ячеек. Сформировавшиеся ячейки осаждаются на поверхности стального листа 6, охлаждаемого пустотелым стальным сосудом 5 с продольными каналами, происходит формирование наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа 6. Стальной лист 6 с никель-титановой наноструктурой на поверхности снимается с помощью пустотелого стального сосуда 5 на чугунный корпус 7 стола для приемки листа.
Толщина никель-титанового наноструктурированного покрытия на поверхности стального листа будет расти пропорционально времени работы предлагаемого устройства. В течение шести часов на поверхности стального листа, охлаждаемого стальным сосудом, формируется покрытие с наноструктурой толщиной 0,48 мм.
Пример 2
В керамическую ванну 1 устанавливаются спрессованные брикеты 4 из порошков никеля 80% и хрома 20%, засыпается свинец (или эвтектика Pb-Bi) 2, с помощью графитовых электродов 3 устанавливаем температуру 1300°С. Процесс происходит в вакуумной камере (не показана). Через пустотелый стальной сосуд 5 с продольными каналами начинаем пропускать охлаждающую воду до получения температуры стального листа 6 600°С. Формирование наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа 6, предварительно электролитически покрытого слоем свинца, получается за счет того, что поток охлаждающей жидкости, проходящей по пустотелому стальному сосуду 5, снижает температуру стального листа до 600°С. Благодаря высокому градиенту температур избыток растворенного в свинце элемента при 1300°С выделяется и осаждается на поверхности стального листа 6. Процесс затвердевания начинается с образования микрозародышей твердой фазы в объеме переохлажденного расплава. С увеличением переохлаждения критический размер зародыша быстро убывает. Поэтому в жидком свинце кристаллизуются микроскопические центры роста гомогенной структуры, представляющие собой первичную ячейку или комплекс ячеек. Сформировавшиеся ячейки осаждаются на поверхности стального листа 6, охлаждаемого пустотелым стальным сосудом 5 с продольными каналами, происходит формирование наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа 6. Стальной лист 6 с хромо-никелевой наноструктурой на поверхности снимается с помощью пустотелого стального сосуда 5 на чугунный корпус 7 стола для приемки листа.
Толщина хромо-никелевого наноструктурированного покрытия на поверхности стального листа будет расти пропорционально времени работы предлагаемого устройства. В течение пяти часов на поверхности стального листа, охлаждаемого стальным сосудом, формируется покрытие с наноструктурой толщиной 0,56 мм.
Claims (5)
1. Способ формирования наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа, включающий растворение осаждаемого металла в расплаве свинца или эвтектики Pb-Bi, создание температурного градиента в 500-600°С между расплавом с растворенным в нем металлом и поверхностью стального листа, предварительно покрытого свинцом, путем охлаждения стального листа и осаждение металла на его поверхность в среде инертного газа за счет температурного градиента между поверхностью расплава и поверхностью листа, при этом толщину получаемого наноструктурированного слоя регулируют временем проведения процесса.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расплав свинца или эвтектики Pb-Bi нагревают до температуры 1000-1200°С.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что стальной лист охлаждают до температуры 500-600°С.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют аргон.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве осаждаемого металла используют никель, титан, вольфрам, хром или их смесь.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007124929/02A RU2354750C1 (ru) | 2007-07-02 | 2007-07-02 | Способ формирования наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007124929/02A RU2354750C1 (ru) | 2007-07-02 | 2007-07-02 | Способ формирования наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007124929A RU2007124929A (ru) | 2009-01-10 |
| RU2354750C1 true RU2354750C1 (ru) | 2009-05-10 |
Family
ID=40373843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007124929/02A RU2354750C1 (ru) | 2007-07-02 | 2007-07-02 | Способ формирования наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2354750C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012158056A1 (ru) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | Strukova Galina Kuzminichna | Способ нанесения нанокристаллического покрытия из металлов и сплавов на металлические детали |
-
2007
- 2007-07-02 RU RU2007124929/02A patent/RU2354750C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012158056A1 (ru) * | 2011-05-16 | 2012-11-22 | Strukova Galina Kuzminichna | Способ нанесения нанокристаллического покрытия из металлов и сплавов на металлические детали |
| EA029285B1 (ru) * | 2011-05-16 | 2018-03-30 | Галина Кузьминична СТРУКОВА | Способ нанесения нанокристаллического покрытия из металлов и сплавов на металлические детали |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007124929A (ru) | 2009-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Weng et al. | Microstructure and wear property of the Ti5Si3/TiC reinforced Co-based coatings fabricated by laser cladding on Ti-6Al-4V | |
| Zhu et al. | Microstructure and properties of the low-power-laser clad coatings on magnesium alloy with different amount of rare earth addition | |
| Li et al. | Study on microstructure and properties of Fe-based amorphous composite coating by high-speed laser cladding | |
| Zhou et al. | Effects of Ni addition on corrosion behaviors of laser cladded FeSiBNi coating in 3.5% NaCl solution | |
| Yang et al. | Phase constituents and mechanical properties of laser in-situ synthesized TiCN/TiN composite coating on Ti-6Al-4V | |
| CN105765094B (zh) | 钎焊性和抗下垂性优良的热交换器用铝合金鳍片材料及其制造方法 | |
| Lan et al. | Anisotropy study of the microstructure and properties of AlCoCrFeNi2. 1 eutectic high entropy alloy additively manufactured by selective laser melting | |
| CN101538664A (zh) | 一种低密度高熔点镍基高温合金及其制备工艺 | |
| CN102465294A (zh) | 一种大面积激光熔覆高硬度镍基合金材料的方法 | |
| Jie et al. | Effect of Fe content on microstructure and corrosion resistance of Ni-based alloy formed by laser cladding | |
| BRPI0612003B1 (pt) | chapa de aço revestida com sistema sn-zn por imersão a quente | |
| Li et al. | High-temperature oxidation behavior of laser-cladded refractory NiSi0. 5CrCoMoNb0. 75 high-entropy coating | |
| RU2354750C1 (ru) | Способ формирования наноструктурированного металлического слоя на поверхности стального листа | |
| Zarazúa-Villalobos et al. | Microstructure and corrosion study of Fe-based bulk metallic glass obtained by spark plasma sintering | |
| US4049511A (en) | Protective material made of corundum crystals | |
| RU2354751C1 (ru) | Способ получения наноструктурированного металлического листа | |
| Liu et al. | A Developed Method for Fabricating In-Situ TiC p/Mg Composites by Using Quick Preheating Treatment and Ultrasonic Vibration | |
| La et al. | Aluminothermic preparation of bulk nanocrystalline Fe-Al-Cr alloy: Computer simulation of melt cooling | |
| CN103726045A (zh) | 镍硅金属间化合物基复合涂层的制备方法 | |
| Petrzhik et al. | From bulk metallic glasses to amorphous metallic coatings | |
| CN1163328C (zh) | 一种半固态金属浆制备方法 | |
| CN102974804B (zh) | 表面具有耐磨性和耐蚀性铸件的制造方法 | |
| Haixiang et al. | Effect of laser remelting on amorphous formation and electrochemical corrosion of laser thermal sprayed Al–Ti–Ni coating | |
| Ma et al. | A EFFECT OF CeO2 DOPING ON THE MICROSTRUCTURE AND CORROSION BEHAVIOR OF CoCuNiTi HIGH-ENTROPY ALLOY COATINGS | |
| Mao et al. | Refinement of primary silicon grains in semi-solid Al-25% Si hypereutectic aluminum alloy slurry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130703 |