RU2391449C1 - Method of microarc oxidation of titanium wire for antifriction weldup - Google Patents

Method of microarc oxidation of titanium wire for antifriction weldup Download PDF

Info

Publication number
RU2391449C1
RU2391449C1 RU2008136826/02A RU2008136826A RU2391449C1 RU 2391449 C1 RU2391449 C1 RU 2391449C1 RU 2008136826/02 A RU2008136826/02 A RU 2008136826/02A RU 2008136826 A RU2008136826 A RU 2008136826A RU 2391449 C1 RU2391449 C1 RU 2391449C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
surfacing
weldup
antifriction
wire
microarc oxidation
Prior art date
Application number
RU2008136826/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008136826A (en
Inventor
Сталь Сергеевич Ушков (RU)
Сталь Сергеевич Ушков
Валерий Константинович Шаталов (RU)
Валерий Константинович Шаталов
Игорь Сосипатрович Фатиев (RU)
Игорь Сосипатрович Фатиев
Владимир Иванович Михайлов (RU)
Владимир Иванович Михайлов
Игорь Васильевич Козлов (RU)
Игорь Васильевич Козлов
Владимир Андреевич Семенов (RU)
Владимир Андреевич Семенов
Андрей Леонидович Грошев (RU)
Андрей Леонидович Грошев
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей")
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 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей")
Priority to RU2008136826/02A priority Critical patent/RU2391449C1/en
Publication of RU2008136826A publication Critical patent/RU2008136826A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2391449C1 publication Critical patent/RU2391449C1/en

Links

Landscapes

  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention refers to welding materials for special-purpose weldup pads in manufacturing of titanium alloy goods. The method involves microarc oxidation in water solution of liquid glass Na2SiO3 at the concentration of 20.0±2.0 g/l and the voltage of 320-340 V for 15±2 minutes at 20±1°C.
EFFECT: enhanced hardness of weldup metal up to 400-430 kgf/mm2.
1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к оксидированию материалов методом электрохимической обработки и может быть применено для оксидирования сварочной проволоки из титановых сплавов, применяемой при изготовлении изделий судовой арматуры и механизмов, изделий химического машиностроения и др.The invention relates to the oxidation of materials by electrochemical processing and can be used to oxidize a welding wire from titanium alloys used in the manufacture of ship fittings and mechanisms, chemical engineering products, etc.

Известна сварочная проволока из титанового сплава марки ПТ-7М по ГОСТ 27265-87, которая применяется как наплавочный материал для упрочнения трущихся поверхностей после предварительного термического оксидирования в открытой воздушной среде при температуре 750-800°С. Такая обработка приводит к образованию на поверхности проволоки окисной пленки, кислород которой является легирующим элементом при наплавке, повышая тем самым сопротивление износу поверхности изделия.Known welding wire made of titanium alloy grade PT-7M according to GOST 27265-87, which is used as a surfacing material for hardening rubbing surfaces after preliminary thermal oxidation in open air at a temperature of 750-800 ° C. Such processing leads to the formation of an oxide film on the surface of the wire, the oxygen of which is an alloying element during surfacing, thereby increasing the wear resistance of the product surface.

Однако операция оксидирования в воздушной среде приводит одновременно к совершенно нежелательному наводороживанию сварочной проволоки.However, the operation of oxidation in air leads simultaneously to completely undesirable hydrogenation of the welding wire.

Содержание водорода в проволоке возрастает с 0,002% до 0,015-0,020%, что совершенно недопустимо при наплавочных работах на поверхности титановых сплавов.The hydrogen content in the wire increases from 0.002% to 0.015-0.020%, which is completely unacceptable during surfacing on the surface of titanium alloys.

В связи с этим после оксидирования проволока подвергается дегазации для удаления водорода в вакуумных печах при температуре 750-900°С в течение 5-10 час. Необходимо отметить, что по этой технологии в настоящее время приготавливается практически весь наплавочный материал.In this regard, after oxidation, the wire is degassed to remove hydrogen in vacuum furnaces at a temperature of 750-900 ° C for 5-10 hours. It should be noted that almost all surfacing material is currently being prepared using this technology.

Недостатки указанного метода приготовления сварочной проволоки для наплавки не ограничены только отмеченными технологическими особенностями, приводящими к большой трудоемкости подготовки проволоки. Большим недостатком наплавок, выполненных термически оксидированной сварочной проволокой, является разброс по твердости наплавленного слоя, что связано с неравномерным распределением кислорода. Значения твердости по объему наплавленного слоя колеблются в пределах 270-500 кгс/мм2 (оптимальный диапазон 350-430 кгс/мм2). Такие колебания твердости, а следовательно, нестабильность показателей антифрикционных свойств наплавленного слоя приводят к вынужденному ограничению ресурсных характеристик изделий, работающих в условиях циклических нагрузок (арматура, судовые механизмы).The disadvantages of this method of preparing the welding wire for surfacing are not limited only to the noted technological features, leading to the great complexity of wire preparation. A big drawback of surfacing made by thermally oxidized welding wire is the spread in hardness of the deposited layer, which is associated with an uneven distribution of oxygen. The values of hardness by volume of the deposited layer range from 270-500 kgf / mm 2 (the optimal range is 350-430 kgf / mm 2 ). Such fluctuations in hardness, and hence the instability of the antifriction properties of the deposited layer, lead to a forced limitation of the resource characteristics of products operating under cyclic loads (reinforcement, ship mechanisms).

В связи с отмеченным в настоящем изобретении предлагается заменить термическое оксидирование сварочной проволоки для наплавки на метод микродугового оксидирования, который в большой степени свободен об указанных выше недостатков термического оксидирования.In connection with the noted in the present invention, it is proposed to replace the thermal oxidation of the welding wire for surfacing with the method of microarc oxidation, which is largely free of the above disadvantages of thermal oxidation.

Для изготовления наплавочного материала будет применена титановая проволока марки 2В по ГОСТ 27265-87.For the manufacture of surfacing material will be applied titanium wire grade 2B in accordance with GOST 27265-87.

Наиболее близким техническим решением и принятым нами за прототип является «Метод микродугового оксидирования (МДО) титановых сплавов с целью коррозионной защиты других материалов при контакте с титаном в морской воде, включающий электролитический процесс, протекающий при напряжении от 315 до 330 В в растворе тринатрийфосфата с концентрацией 11,5-14,0 г/л при температуре раствора 25-30°С в течение 7-15 мин, предложенный Дальневосточным отделением АН СССР (авторское свидетельство №1156410 от 05.11.83 г.).The closest technical solution and adopted by us for the prototype is the Method of microarc oxidation (MAO) of titanium alloys with the aim of corrosion protection of other materials in contact with titanium in sea water, including an electrolytic process that occurs at a voltage of 315 to 330 V in a solution of trisodium phosphate with a concentration 11.5-14.0 g / l at a solution temperature of 25-30 ° C for 7-15 minutes, proposed by the Far Eastern Branch of the USSR Academy of Sciences (copyright certificate No. 1156410 of 11/05/83).

Недостатком данного метода является то, что применение метода МДО как средства коррозионной защиты предусматривает нанесение на титан сравнительно тонких окисных пленок - 5-10 мкм. При такой толщине окисной пленки количество кислорода в наплавочном материале будет невелико и твердость наплавленного металла HV не будет превышать 300 кгс/мм2.The disadvantage of this method is that the use of the MAO method as a means of corrosion protection involves the deposition of relatively thin oxide films on titanium - 5-10 microns. With such a thickness of the oxide film, the amount of oxygen in the surfacing material will be small and the hardness of the deposited metal HV will not exceed 300 kgf / mm 2 .

Для сварочной проволоки, как материала для антифрикционных наплавок, требуется существенно большая твердость наплавленного металла HV на уровне 350-430 кгс/мм2, чего можно достичь, увеличив содержание кислорода в наплавочном материале путем увеличения толщины окисной пленки до 200-250 мкм.Welding wire, as a material for antifriction surfacing, requires a significantly higher hardness of the deposited metal HV at the level of 350-430 kgf / mm 2 , which can be achieved by increasing the oxygen content in the surfacing material by increasing the thickness of the oxide film to 200-250 microns.

Техническим результатом изобретения является разработка способа микродугового оксидирования титанового сплава для антифрикционных наплавок, позволяющего получать окисную пленку на поверхности титановой проволоки толщиной 220-250 мкм и обеспечить повышение твердости наплавленного металла.The technical result of the invention is the development of a method of microarc oxidation of a titanium alloy for antifriction surfacing, which allows to obtain an oxide film on the surface of a titanium wire with a thickness of 220-250 microns and to increase the hardness of the deposited metal.

Технический результат достигается за счет того, что процесс МДО выполняют в водном растворе жидкого стекла Na2SiO3 по ГОСТ 13078-81 с концентрацией 20,0±2,0 г/л при напряжении 320-340 В в течение 15±2 мин при температуре 20±1°С.The technical result is achieved due to the fact that the MAO process is performed in an aqueous solution of liquid glass Na 2 SiO 3 according to GOST 13078-81 with a concentration of 20.0 ± 2.0 g / l at a voltage of 320-340 V for 15 ± 2 min at temperature 20 ± 1 ° С.

Применение в качестве электролита раствора жидкого стекла Na2SiO3 с концентрацией 20,0±2,0 г/л позволяет получить на поверхности титановой проволоки окисную пленку необходимой толщины и получить твердость металла, наплавленного с применением это наплавочного материала, на уровне 400-430 кгс/мм2.The use of a liquid glass solution of Na 2 SiO 3 with a concentration of 20.0 ± 2.0 g / l as an electrolyte makes it possible to obtain an oxide film of the required thickness on the surface of a titanium wire and obtain a hardness of the metal deposited using this surfacing material at a level of 400-430 kgf / mm 2 .

Пример конкретного выполненияConcrete example

В лабораторных условиях была взята сварочная проволока из титанового сплава 2В по ГОСТ 27265-87 (Ti-основа, Al - 2%, V-1,5%) и приготовлен электролит с концентрацией жидкого стекла 18,0 г/л, 20,0 г/л и 22,0 г/л. После чего было проведено нанесение покрытий при напряжении 320 В, 330 В и 340 В в течение 13 мин, 15 мин и 17 мин при температуре 19°С, 20°С и 21°С, при этом получена толщина окисной пленки 220 мкм, 235 мкм и 250 мкм соответственно.In laboratory conditions, a welding wire of 2B titanium alloy was taken in accordance with GOST 27265-87 (Ti-base, Al - 2%, V-1.5%) and an electrolyte was prepared with a concentration of liquid glass of 18.0 g / l, 20.0 g / l and 22.0 g / l. After that, the coating was applied at a voltage of 320 V, 330 V and 340 V for 13 min, 15 min and 17 min at a temperature of 19 ° C, 20 ° C and 21 ° C, and an oxide film thickness of 220 μm was obtained, 235 μm and 250 μm, respectively.

В таблице 1 приведены параметры предлагаемого и известного способов.Table 1 shows the parameters of the proposed and known methods.

Важным фактором, что было отмечено при исследовании наплавки, выполненной проволокой с МДО, явилось практически полное отсутствие пор в наплавке. Это очень важно, так как пористость в наплавке крайне отрицательно влияет на работоспособность наплавки и ее устранение требует очень трудоемких ремонтных работ (что характерно для наплавочных материалов, полученных путем термического окисления титановой проволоки).An important factor that was noted in the study of surfacing performed by wire with MAO was the almost complete absence of pores in the surfacing. This is very important, since the porosity in the surfacing extremely negatively affects the performance of the surfacing and its elimination requires very laborious repair work (which is typical for surfacing materials obtained by thermal oxidation of titanium wire).

Режимы МДО оценивались замерами твердости наплавленного металла. Приведенный режим обеспечивает стабильный диапазон распределения твердости в наплавке в пределах 400-430 кгс/мм2. Содержание водорода в наплавке находится в норме и не превышает 0,003% (что очень важно, так как не требует выполнения дегазации проволоки перед наплавкой, как при термическом окислении).MAO modes were evaluated by measuring the hardness of the deposited metal. The above mode provides a stable range of distribution of hardness in the surfacing in the range of 400-430 kgf / mm 2 . The hydrogen content in the surfacing is normal and does not exceed 0.003% (which is very important, since it does not require degassing of the wire before surfacing, as in thermal oxidation).

Технико-экономические преимущества от применения указанного способа по сравнению с прототипом выразятся в увеличении срока службы и надежности изделий судовой арматуры и механизмов из титановых сплавов за счет увеличения твердости.Technical and economic benefits from the application of this method in comparison with the prototype will be expressed in an increase in the service life and reliability of products of marine fittings and mechanisms made of titanium alloys by increasing hardness.

Таблица №1Table number 1 Способ микродугового оксидирования титановой проволокиMethod for microarc oxidation of titanium wire Параметры способаMethod Parameters Свойства покрытияCoating properties № п/пNo. p / p СпособWay Состав электролитаElectrolyte composition Концентрация электролита, г/лThe concentration of electrolyte, g / l Напряжение, ВVoltage Время, минTime min Толщина покрытия, мкмCoating thickness, microns Твердость HV, кгс/мм2 Hardness HV, kgf / mm 2 Na2SiO3 Na 2 SiO 3 18,018.0 320320 1313 220220 400400 1one ПредлагаемыйProposed Na2SiO3 Na 2 SiO 3 20,020,0 330330 15fifteen 235235 415415 Na2SiO3 Na 2 SiO 3 22,022.0 340340 1717 250250 430430 22 ИзвестныйFamous Na3PO4 Na 3 PO 4 11,511.5 315315 77 55 280280 Примечание. В таблице приведены усредненные значения по результатам 3-х измерений.Note. The table shows the average values for the results of 3 measurements.

Claims (1)

Способ микродугового оксидирования титановой проволоки для антифрикционной наплавки, включающий ведение процесса в электролите при напряжении 320-340 В в течение 15±2 мин, отличающийся тем, что в качестве электролита используют раствор жидкого стекла Na2SiO3 с концентрацией 20±2 г/л, а электролитический процесс ведут при температуре 20±1°С. A method of microarc oxidation of a titanium wire for antifriction surfacing, including conducting the process in an electrolyte at a voltage of 320-340 V for 15 ± 2 min, characterized in that a liquid glass solution of Na 2 SiO 3 with a concentration of 20 ± 2 g / l is used as an electrolyte and the electrolytic process is carried out at a temperature of 20 ± 1 ° C.
RU2008136826/02A 2008-09-12 2008-09-12 Method of microarc oxidation of titanium wire for antifriction weldup RU2391449C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008136826/02A RU2391449C1 (en) 2008-09-12 2008-09-12 Method of microarc oxidation of titanium wire for antifriction weldup

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008136826/02A RU2391449C1 (en) 2008-09-12 2008-09-12 Method of microarc oxidation of titanium wire for antifriction weldup

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008136826A RU2008136826A (en) 2010-03-20
RU2391449C1 true RU2391449C1 (en) 2010-06-10

Family

ID=42136984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008136826/02A RU2391449C1 (en) 2008-09-12 2008-09-12 Method of microarc oxidation of titanium wire for antifriction weldup

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2391449C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102560596A (en) * 2012-01-05 2012-07-11 哈尔滨工业大学 Method for coating micro-arc oxidation titanium implant with cefazolin sodium and chitosan composite drug membrane
CN102560597A (en) * 2012-01-05 2012-07-11 哈尔滨工业大学 Method for preparing high bioactivity titanium dioxide coating containing nano-crystalline grains
CN102995092A (en) * 2012-11-23 2013-03-27 北京星航机电设备厂 Blue titan-alloy microarc oxidation coloring solution and preparation method thereof
RU2483146C1 (en) * 2011-10-03 2013-05-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) Method of micro arc oxidising of titanium alloy bars for antifriction weld deposition
RU2625516C1 (en) * 2016-03-01 2017-07-14 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") Method of micro arc oxidation of rods from titanium wire for implementation of wear-resistant pads

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2483146C1 (en) * 2011-10-03 2013-05-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг РФ) Method of micro arc oxidising of titanium alloy bars for antifriction weld deposition
CN102560596A (en) * 2012-01-05 2012-07-11 哈尔滨工业大学 Method for coating micro-arc oxidation titanium implant with cefazolin sodium and chitosan composite drug membrane
CN102560597A (en) * 2012-01-05 2012-07-11 哈尔滨工业大学 Method for preparing high bioactivity titanium dioxide coating containing nano-crystalline grains
CN102995092A (en) * 2012-11-23 2013-03-27 北京星航机电设备厂 Blue titan-alloy microarc oxidation coloring solution and preparation method thereof
RU2625516C1 (en) * 2016-03-01 2017-07-14 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей" имени И.В. Горынина Национального исследовательского центра "Курчатовский институт" (НИЦ "Курчатовский институт" - ЦНИИ КМ "Прометей") Method of micro arc oxidation of rods from titanium wire for implementation of wear-resistant pads

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008136826A (en) 2010-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2391449C1 (en) Method of microarc oxidation of titanium wire for antifriction weldup
JP4032068B2 (en) Titanium material used in fuel cell separators
CN109989090A (en) A method of corrosion stability of magnesium alloy film layer is prepared using superslide surface
WO2006123736A1 (en) Corrosion resistance treatment method for aluminum or aluminum alloy
JP2015193915A (en) Anode oxidation treatment method and internal combustion engine structure
RU2367728C1 (en) Oxidation method of titanium alloy for antifrictional building-up
JP5403816B2 (en) DLC film coated member and method for manufacturing the same
FR2877018A1 (en) Manufacture of a coating on a metal substrate, notably of aluminium, by micro arc oxidation to produce a wearing surface for aviation applications such as turbojet engine components
Canyook et al. Influences of sealing solutions on anodized layer properties of 7075 aluminium alloy
CN107164662A (en) The surface texture of aluminium system component
JP6853536B2 (en) Stainless steel with hydrogen barrier function and its manufacturing method
JP2017214603A (en) Piston for internal combustion engine and manufacturing method therefor
CN109811385B (en) Polyvinylidene fluoride/aluminum oxide composite film on surface of aluminum and aluminum alloy and preparation method thereof
RU2483146C1 (en) Method of micro arc oxidising of titanium alloy bars for antifriction weld deposition
Xi et al. Growth mechanism of oxide layer on Ti-6Al-4 V substrate with different surface topographies during the early stage of micro-arc oxidation
Picas et al. Hard anodizing of aluminium matrix composite A6061/(Al2O3) p for wear and corrosion resistance improvement
JP3746878B2 (en) Al alloy for semiconductor manufacturing equipment with excellent gas corrosion resistance and plasma corrosion resistance, and excellent heat resistance for aluminum manufacturing equipment and materials for semiconductor manufacturing equipment
JP5937937B2 (en) Aluminum anodized film
Bianchin et al. Influence of the anodization process on zamak 5 corrosion resistance
JP2020033591A (en) Production method of metal compact having anodic oxide film, metal compact having anodic oxide film, piston, and internal combustion engine
JP6254806B2 (en) Aluminum alloy rolled sheet for electrolytic treatment, electrolytic treated aluminum alloy rolled sheet and method for producing the same
JP5162148B2 (en) Composite and production method thereof
CN108866601B (en) A kind of differential arc oxidation method of the Ti5111 alloy based on heat treatment
KR20160049119A (en) Electrolyte and method for surface treatment of aluminum alloys for casting
Chung et al. Effects of anodization parameters on the corrosion resistance of 6061 Al alloy using the Taguchi method

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20120229

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120913

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20151010

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170913

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190517

PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210722