RU2475365C2 - Method of making special coatings and solid bodies on art articles from metallic and non-metallic materials - Google Patents

Method of making special coatings and solid bodies on art articles from metallic and non-metallic materials Download PDF

Info

Publication number
RU2475365C2
RU2475365C2 RU2011118238/12A RU2011118238A RU2475365C2 RU 2475365 C2 RU2475365 C2 RU 2475365C2 RU 2011118238/12 A RU2011118238/12 A RU 2011118238/12A RU 2011118238 A RU2011118238 A RU 2011118238A RU 2475365 C2 RU2475365 C2 RU 2475365C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
copper
sculpture
powder
powders
spraying
Prior art date
Application number
RU2011118238/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011118238A (en
Inventor
Анатолий Павлович Алхимов
Сергей Максимович Бондаренко
Матвей Антонович Дегтярев
Original Assignee
Анатолий Павлович Алхимов
Сергей Максимович Бондаренко
Матвей Антонович Дегтярев
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 Анатолий Павлович Алхимов, Сергей Максимович Бондаренко, Матвей Антонович Дегтярев filed Critical Анатолий Павлович Алхимов
Priority to RU2011118238/12A priority Critical patent/RU2475365C2/en
Publication of RU2011118238A publication Critical patent/RU2011118238A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2475365C2 publication Critical patent/RU2475365C2/en

Links

Landscapes

  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: method comprises cold gas-dynamic spraying of special coating and sold bodies, making gas-powder mix, accelerating mix particles by supersonic gas flow, and transferring them on processed articles. Note here that working gas is heated in intermittent mode. Note also that duration of holding article surface in spraying spot at 50-150°C approximates to or is smaller than that of reaching temperature equilibrium in spraying spot between working gas and processed article material. Note that particle sizes are selected from the range of 50-0.03 mcm. Note here that higher dispersion of particles is used for smaller thickness of coatings.
EFFECT: higher quality of coatings, process efficiency, reduced power consumption.
11 cl, 4 ex

Description

Изобретение относится к способу получения специальных покрытий холодным газодинамическим напылением (далее - ХГН) на поверхностях художественных изделий и твердотельных форм, выполненных из металла - монументальной скульптуре, элементах архитектурного декора зданий, мостов и других сооружений градостроительства, подвергающихся воздействию атмосферы (в экстерьере), музейных экспонатах, предметах декоративно-прикладного искусства (в интерьере).The invention relates to a method for producing special coatings by cold gas-dynamic spraying (hereinafter referred to as CGN) on the surfaces of art products and solid-state forms made of metal — monumental sculpture, elements of the architectural decoration of buildings, bridges and other urban structures exposed to the atmosphere (in the exterior), museum exhibits, objects of arts and crafts (in the interior).

Изобретение может быть использовано в процессах реставрации, консервации, воссоздания объектов культурного наследия и может быть применено к вновь создаваемым изделиям перечисленного выше характера.The invention can be used in the processes of restoration, conservation, recreation of cultural heritage objects and can be applied to newly created products of the above nature.

Известен способ нанесения металлосодержащих покрытий на объекты из медных сплавов (RU 2201473 С2, 27.04.2003). В качестве напыляемого материала используются порошки меди или медных сплавов, а также цинк. Напыление осуществляют плазмотронами, газопламенными горелками, дуговыми металлизаторами и детонационно-газовыми пушками. В результате образуется пористая поверхность, поры которой дополнительно пропитываются ингибиторами коррозии. Основные недостатки, присущие всем способам термического напыления, состоят в том, что процесс осуществляют расплавленными или близким к этому состоянию частицами, нагрев которых осуществляют соответственно в плазменном, газопламенном, электродуговом и детонационно-газовом потоке.A known method of applying metal-containing coatings on objects made of copper alloys (RU 2201473 C2, 04/27/2003). Powders of copper or copper alloys, as well as zinc, are used as the sprayed material. The spraying is carried out by plasmatrons, gas-flame burners, arc metallizers and detonation-gas guns. As a result, a porous surface forms, the pores of which are additionally impregnated with corrosion inhibitors. The main disadvantages inherent in all methods of thermal spraying are that the process is carried out by molten or close to this state particles, the heating of which is carried out respectively in a plasma, flame, electric arc and detonation-gas flow.

1. При напылении плазменным способом в пятне напыления создается высокая температура, что вызывает коробление, поводки памятников старины, выполненных, как правило, из меди или медных сплавов с большим содержанием примесей;1. When spraying with a plasma method, a high temperature is created in the spraying spot, which causes warping, leads of ancient monuments, made, as a rule, of copper or copper alloys with a high content of impurities;

2. Температурные напряжения в покрытии, уровень которых соизмерим, а иногда и превосходит адгезионную прочность, приводит к отслоению покрытия от поверхности изделия.2. Temperature stresses in the coating, the level of which is comparable, and sometimes even exceeds the adhesive strength, leads to delamination of the coating from the surface of the product.

3. Сложность поддержания необходимых режимов напыления, стабильного горения дуги, обеспечения высокой скорости напыления и адгезии.3. The difficulty of maintaining the necessary spraying conditions, stable arc burning, ensuring a high spraying rate and adhesion.

4. При использовании электродугового напыления вне зависимости от применяемого напыляемого материала (проволочного, шнурового, порошкового) на поверхности образуется грубое покрытие с высокой степенью шероховатости. Напыленный слой неустойчив к ударным, механическим, колебательным нагрузкам и к скручиванию.4. When using electric arc spraying, regardless of the sprayed material used (wire, cord, powder), a rough coating with a high degree of roughness is formed on the surface. The sprayed layer is unstable to shock, mechanical, vibrational loads and torsion.

5. Слой из частично окисленных напыленных частиц имеет сравнительно меньшую защитную способность по сравнению со сплошным слоем закиси или окиси меди.5. A layer of partially oxidized sprayed particles has a relatively lower protective ability compared to a continuous layer of nitrous or copper oxide.

6. К недостаткам детонационного напыления следует отнести низкую производительность, недостаточную надежность, большой уровень ударного нагружения и акустического шума; близкого к 140 дБ, что вызывает необходимость работать в закрытом, звукоизолированном боксе.6. The disadvantages of detonation spraying include low productivity, lack of reliability, a large level of shock loading and acoustic noise; close to 140 dB, which makes it necessary to work in a closed, soundproof box.

7. Использование горючих газов в газопламенном и детонационном способе напылении привносит значительное содержание в покрытии углерода, азота, других соединений, которые в исходном металле скульптуры содержатся в допустимых примесных пределах.7. The use of combustible gases in the flame and detonation spraying method introduces a significant content in the coating of carbon, nitrogen, and other compounds that are contained in the acceptable impurity limits in the initial metal of the sculpture.

8. Невозможность напыления минералов - основных сульфатов и карбонатов меди, соответствующих по химическому составу натуральной патине, которые в высокотемпературном потоке подвержены деструкции.8. The impossibility of spraying minerals - basic sulfates and carbonates of copper, corresponding in chemical composition to natural patina, which are subject to destruction in a high-temperature stream.

Известен способ герметизации шва заливкой сплавом на основе свинца, позволяющего осуществить надежную герметизацию шва без дополнительной механической или химической обработки (RU 2284400 С2, 27.02.2005).A known method of sealing a weld by pouring an alloy based on lead, which allows for reliable sealing of the weld without additional mechanical or chemical treatment (RU 2284400 C2, 02.27.2005).

1. Не указан материал (металл или сплав), из которого выполнены объекты («памятники монументальной скульптуры и архитектуры...»), швы на которых заделываются предлагаемым способом.1. The material (metal or alloy) from which the objects are made ("monuments of monumental sculpture and architecture ..."), the seams on which are sealed with the proposed method, is not indicated.

2. Ограничением способа является температура 320-350°С заливки расплава, что при толщине оболочек (металлических) подавляющего числа скульптур, не превышающих 1-3 мм, может привести к перегреву тонкостенных паяемых оболочек скульптур, изменению структуры ее материала и короблению, т.е. к изменению пластики авторской поверхности.2. The limitation of the method is the temperature of 320-350 ° C of melt pouring, which, with the thickness of the shells (metal) of the overwhelming number of sculptures not exceeding 1-3 mm, can lead to overheating of thin-walled soldered shells of sculptures, a change in the structure of its material and warpage, t. e. to change the plastics of the author’s surface.

3. Использование формовочного материала с литниковой системой создает усложнение процесса заделки швов, тогда как при использовании газодинамического напыления достаточно обеспечить заделку трещины листовым (или другим по сортаменту) материалом из того же свинцового сплава (вместо засыпки инородных сухих негорючих материалов) с последующей зачеканкой его в трещине и окончательном напылении порошковым материалом из соответствующего сплава свинца.3. The use of molding material with a sprue system complicates the process of sealing joints, while when using gas-dynamic spraying, it is sufficient to ensure that the crack is closed with sheet (or another assortment) material from the same lead alloy (instead of backfilling foreign dry non-combustible materials) with its subsequent embossing crack and final spraying with powder material from the corresponding lead alloy.

4. При заливке свинцом трещин по указанному способу, а также при растирании расплава свинца на монументальных скульптурах, выполненных их меди, например на медновыколотных скульптурах Исаакиевского собора, наблюдается возникновение воздушных пузырьков, полостей и пор вследствие газообразования при взаимодействии расплава и флюса.4. When lead is filled with cracks according to the specified method, as well as when the lead melt is rubbed on monumental sculptures made of copper, for example, copper-punctured sculptures of St. Isaac's Cathedral, air bubbles, cavities and pores are formed due to gas formation during the interaction of the melt and flux.

Известен способ реставрации скульптурных монументальных произведений из листовой нержавеющей стали путем напыления на поверхность скульптуры материала из группы титан, титан-палладий, титан-алюминий, титан-ванадий (RU 2209138 С1, 27.07.2003).A known method of restoration of sculptural monumental works of stainless steel sheet by spraying on the surface of the sculpture material from the group of titanium, titanium-palladium, titanium-aluminum, titanium-vanadium (RU 2209138 C1, 07.27.2003).

Недостатками указанного способа являются:The disadvantages of this method are:

1. Необходимость в разборке скульптуры для проведения реставрационных работ, что для произведений, находящихся под охраной государства, является недопустимым.1. The need for dismantling the sculpture for restoration work, which is unacceptable for works under state protection.

2. Использование магнетронного напыления, которое осуществляется в установках камерного типа, рабочий объем которых очень мал даже для элементов монументальной скульптуры и является ограничением при ее реставрации.2. The use of magnetron sputtering, which is carried out in chamber-type installations, the working volume of which is very small even for elements of a monumental sculpture and is a limitation during its restoration.

3. Дополнительный подогрев поверхности элемента скульптуры до 400-500°С при нанесении методами магнетронного или плазменного напыления в вакууме ограничивает получение заданной поверхности для элементов, имеющих толщину 1-3 мм, поскольку неминуемо возникнут термодеформации и последующее изменение авторской пластики элемента. Восстановление первоначальной пластики в дальнейшем практически невозможно.3. Additional heating of the surface of the sculpture element to 400-500 ° C when applied by magnetron or plasma spraying in a vacuum limits the obtaining of a given surface for elements having a thickness of 1-3 mm, since thermal deformation and the subsequent change in the author’s plasticity of the element will inevitably occur. Restoring the original plastic in the future is almost impossible.

4. Покрытия из группы титан, титан-палладий, титан-алюминий, титан-ванадий возможны только для скульптур, выполненных из нержавеющей стали, не могут быть применены для скульптур, выполненных из меди и медных сплавов, цинка, чугуна, поскольку в случае исторических скульптур из цветных металлов применение указанных материалов инородно и недопустимо вообще, применение же для скульптур (других художественных форм) из чугуна недопустимо, поскольку применяемое оборудование в процессе использования вызывает значительный перегрев оболочки скульптуры, что может привести к трещинообразованию.4. Coatings from the group titanium, titanium-palladium, titanium-aluminum, titanium-vanadium are possible only for sculptures made of stainless steel, cannot be applied to sculptures made of copper and copper alloys, zinc, cast iron, since in the case of historical non-ferrous metal sculptures, the use of these materials is foreign and unacceptable in general, but the use of cast iron sculptures (other art forms) is unacceptable, since the equipment used in the process of use causes a significant overheating of the cheekbone shell ATGM, which can lead to cracking.

Известен припой для пайки цинка и его сплавов (RU 2138378 С1, 27.09.1999).Known solder for brazing zinc and its alloys (RU 2138378 C1, 09.27.1999).

Недостатками припоя являются:The disadvantages of solder are:

1. Большое содержание олова в сплаве, не менее 66,8%, что не соответствует традиционно используемому при создании и реставрации исторических памятников из металла - третнику (сплаву 2-х третей свинца и одной трети олова), обеспечивающему наибольшую прочность из всех других разрешенных к применению в реставрации оловянно-свинцовых сплавов.1. The high content of tin in the alloy, not less than 66.8%, which does not correspond to the traditionally used in the creation and restoration of historical monuments made of metal - tertiary (alloy of two-thirds of lead and one-third of tin), which provides the greatest strength of all other permitted for use in the restoration of tin-lead alloys.

2. Содержание в сплаве индия до 1,2%, висмута до 0,5%, лития до 0,3%, являющимися инородными примесями в составе оловянно-свинцовых сплавов, традиционно используемых при создании и реставрации исторических памятников из металла.2. The indium content in the alloy is up to 1.2%, bismuth up to 0.5%, lithium up to 0.3%, which are foreign impurities in the composition of tin-lead alloys, traditionally used in the creation and restoration of historical monuments made of metal.

3. Температура пайки таким сплавом будет не менее 150-250°С, что превосходит температуру в пятне напыления газодинамическим способом оловянно-свинцовым сплавом, например ПОС-30, ПОС-40.3. The temperature of soldering with such an alloy will be not less than 150-250 ° С, which exceeds the temperature in the spot of spraying by a gas-dynamic method with a tin-lead alloy, for example POS-30, POS-40.

Известен соединительный шов в деталях из цинка и его сплавов и способ его получения (RU 2146190 С1, 10.03.2000).Known connecting seam in parts of zinc and its alloys and the method of its production (RU 2146190 C1, 03/10/2000).

Недостатками такого шва являются:The disadvantages of this seam are:

1. Использование в качестве источника нагрева основного и присадочного металлов для получения сварного-паяного шва струи газа (аргона или воздуха), нагретого до температуры 650-750°С, выше температуры плавления основного металла, что может негативно сказаться на структуре оболочки исторического высокохудожественного произведения.1. The use of a base and filler metals as a heating source to obtain a welded-soldered seam of a gas jet (argon or air) heated to a temperature of 650-750 ° C, above the melting temperature of the base metal, which may adversely affect the shell structure of a historical highly artistic work .

2. В чисто паяном соединении, выполненном с применением в качестве припоя эвтектического сплава олова с цинком, временное сопротивление разрыву 22-25 МПа, что может быть недостаточным для обеспечения прочного соединения.2. In a purely brazed joint made using a tin-zinc eutectic alloy as a solder, the tensile strength is 22-25 MPa, which may not be sufficient to ensure a strong joint.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ напыления по патенту №2203347 (RU 2203347 С2, 27.03.2003.)Closest to the proposed invention is the spraying method according to patent No. 2203347 (RU 2203347 C2, 03/27/2003.)

Основными недостатками указанного способа являются:The main disadvantages of this method are:

1. Высокая температура в потоке плазмы (6000°С) и в пятне напыления (не менее 500°С), что вызывает негативные процессы, связанные с короблением, поводками, изменением структуры металла памятников старины, выполненных, как правило, из меди или медных сплавов с большим содержанием примесей; испарение и выгорание высокодисперсных фракций частиц менее 10 мкм.1. High temperature in the plasma stream (6000 ° C) and in the spraying spot (at least 500 ° C), which causes negative processes associated with warping, leashes, changes in the metal structure of antiquities, made, as a rule, of copper or copper alloys with a high content of impurities; evaporation and burning out of highly dispersed fractions of particles less than 10 microns.

2. Температурные напряжения в покрытии, уровень которых соизмерим с адгезионной прочностью и приводит к отслоению его от поверхности изделия.2. Temperature stresses in the coating, the level of which is comparable with the adhesive strength and leads to its delamination from the surface of the product.

3. Интенсивный высокотемпературный электроэрозионный износ электродов плазмотрона обуславливает сложность поддержания необходимых режимов напыления, стабильного горения дуги, обеспечения качества напыления и адгезии, а использование в качестве рабочего газа воздуха с большим содержанием кислорода значительно усиливает эти процессы, снижая ресурс работы плазмотрона до 10 часов и вызывая активное окисление металлосодержащих частиц в потоке, особенно в турбулентной струе за пределами плазмотрона.3. Intensive high-temperature electroerosive wear of the plasma torch electrodes makes it difficult to maintain the necessary spraying conditions, stable arc burning, ensure the quality of spraying and adhesion, and the use of air with a high oxygen content as a working gas significantly enhances these processes, reducing the life of the plasma torch to 10 hours and causing active oxidation of metal-containing particles in the stream, especially in a turbulent stream outside the plasma torch.

4. Интенсивное газовыделение с поверхности напыляемого изделия с образованием сквозных пор в покрытии при плазменном напылении, что требует дополнительной обработки для защиты изделия от коррозии.4. Intense gas evolution from the surface of the sprayed product with the formation of through pores in the coating during plasma spraying, which requires additional processing to protect the product from corrosion.

Предлагаемым изобретением решается задача значительного снижения температурного и силового воздействия на охраняемые произведения культурного наследия, повышения качества покрытий и, в частности, адгезионно-когезионной прочности, производительности процесса, повышения эффективности за счет расширения его функциональных возможностей и снижения энергопотребления способа ХГН.The proposed invention solves the problem of significantly reducing the temperature and power effects on protected works of cultural heritage, improving the quality of coatings and, in particular, adhesive-cohesive strength, process productivity, increasing efficiency by expanding its functionality and reducing the energy consumption of the CGN method.

Сутью предлагаемого изобретения является применение усовершенствованного способа ХГН в консервационных и реставрационных работах на объектах культурного наследия или при изготовлении и отделке вновь создаваемых изделий, преимущественно на монументальных скульптурах, выполненных из металла, преимущественно из меди и медных сплавов (бронза, томпак, латунь) и цинковых сплавов (шпиатр).The essence of the invention is the use of an improved method of CGN in conservation and restoration work on cultural heritage sites or in the manufacture and decoration of newly created products, mainly on monumental sculptures made of metal, mainly from copper and copper alloys (bronze, tombac, brass) and zinc alloys (spy).

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе нанесения покрытий, включающем формирование газопорошковой смеси, ускорение частиц смеси сверхзвуковым подогреваемым потоком газа и перенос их на обрабатываемую деталь (изделие), новым является то, что подогрев рабочего газа производят в периодическом режиме, при этом длительность периода выдержки поверхности изделия в пятне напыления при температуре Т=50-150°С близка или менее времени установления температурного равновесия в пятне напыления между рабочим газом и материалом обрабатываемого изделия, а размер частиц выбирают из группы 50-0,03 мкм, при этом для малых толщин покрытий используют более высокую дисперсность частиц.To achieve the named technical result in the proposed method of coating, including the formation of a gas-powder mixture, acceleration of the particles of the mixture with a supersonic heated gas stream and transferring them to the workpiece (product), it is new that the working gas is heated in a batch mode, while the duration of the period exposure of the product surface in the spray spot at a temperature of T = 50-150 ° C is close to or less than the time to establish temperature equilibrium in the spray spot between the working gas the material of the workpiece, and a particle size selected from the group 50-0,03 micron, while for small coating thickness using a high dispersion of the particles.

В качестве материала покрытия при реставрации, изготовлении и отделки вновь создаваемых изделий (скульптур) из меди используют порошки меди или свинца, плакированного медью.Copper or lead plated with copper is used as a coating material in the restoration, manufacture, and decoration of newly created copper products (sculptures).

В качестве материала покрытия скульптур, выполненных из шпиатра, а также оболочек скульптур и их элементов, соединенных оловянно-свинцовым припоем, используют порошки цинка, или смесь цинка с оловом и свинцом, или свинец, плакированный цинком.Zinc powders, or a mixture of zinc with tin and lead, or lead plated with zinc, are used as the coating material for the sculptures made from the spyatre, as well as the shells of the sculptures and their elements connected by tin-lead solder.

В качестве материала покрытия поверхности бронзовых скульптур, выполненных в технике литья «по выплавляемым моделям», участков поверхностей оловянно-свинцовых припоев на бронзовой скульптуре используют порошки бронзы и порошки цветных металлов, плакированных бронзой.As a coating material for the surface of bronze sculptures made using the “lost wax” casting technique, surface sections of tin-lead solders on a bronze sculpture, bronze powders and non-ferrous metal powders plated with bronze are used.

В качестве материала покрытия поверхности латунных и томпаковых (полутомпаковых) изделий, участков поверхностей оловянно-свинцовых припоев на изделиях из медно-цинковых сплавов используют порошки латуни, меди, медно-цинковой порошковой смеси или порошки цветных металлов, плакированных латунью.As a coating material for the surface of brass and tompak (half-pack) products, surface areas of tin-lead solders on products from copper-zinc alloys, powders of brass, copper, copper-zinc powder mixture or non-ferrous metal powders plated with brass are used.

Во всех вышеуказанных случаях толщину покрытия обеспечивают в пределах 40-100 мкм.In all the above cases, the coating thickness is provided in the range of 40-100 microns.

При заделке сквозных отверстий в оболочке скульптуры, после вставки предварительно подготовленных пластин третника (или материала оболочки скульптуры) и закрытия сквозного отверстия, производят напыление по границе отверстия порошком третника или материалом, соответствующим оболочке скульптуры, и далее углубление напыляется «заподлицо» с поверхностью оболочки материалом порошка, соответствующим материалу оболочки скульптуры.When filling through holes in the sculpture shell, after inserting pre-prepared tertiary plates (or sculpture shell material) and closing the through hole, spraying along the hole boundary with tertiary powder or material corresponding to the sculpture shell, and then the recess is sprayed “flush” with the shell surface by material powder corresponding to the shell material of the sculpture.

При заделке несквозных дефектов в оболочке скульптуры производят заполнение углублений напылением порошка третника или материала, близкого по составу материалу оболочки скульптуры.When sealing non-through defects in the shell of the sculpture, the depressions are filled by spraying a tertiary powder or a material similar in composition to the material of the shell of the sculpture.

При формировании искусственного декоративно-защитного покрытия (патины) по «природному механизму» (Калиш М.К. Естественные защитные пленки на медных сплавах. М.: «Металлургия», 1971. 200 с.), на поверхности скульптур из меди и медных сплавов последовательно напыляют компоненты патины:When forming an artificial decorative protective coating (patina) according to the "natural mechanism" (Kalish MK. Natural protective films on copper alloys. M .: Metallurgy, 1971. 200 pp.), On the surface of sculptures made of copper and copper alloys consistently spray the components of the patina:

- куприт, толщиной 5-20 мкм;- cuprite, 5-20 microns thick;

- тенорит, толщиной 3-10 мкм;- tenorite, 3-10 microns thick;

- основной сульфат меди (брошантит, антлерит и т.п.), или основной карбонат меди (малахит, азурит, др.), или основной хлорид меди (атакамит, нантокит, боталлакит) толщиной 15-25 мкм с исходным размером порошка не более 30 мкм. Таким образом, производится существенно более основательная защита металлической поверхности скульптур из меди и медных сплавов по сравнению с традиционно применяемыми химическими способами (Бондаренко С.М., Дегтярев М.А., Кузнецов С.В. Современные технологии создания патины на художественных произведениях из металла. Журнал «Реликвия. Реставрация, Консервация, Музеи». Санкт-Петербург, №22/2010, с.24-27).- basic copper sulfate (brocantite, antlerite, etc.), or basic copper carbonate (malachite, azurite, etc.), or basic copper chloride (atacamite, nantokite, botallakite) with a thickness of 15-25 microns with an initial powder size of not more than 30 microns. Thus, a much more thorough protection of the metal surface of sculptures made of copper and copper alloys is made in comparison with traditionally used chemical methods (Bondarenko S.M., Degtyarev M.A., Kuznetsov S.V. Modern technologies for creating patina on metal works of art . Magazine "Relic. Restoration, Preservation, Museums. St. Petersburg, No. 22/2010, p.24-27).

Нанесение покрытий порошками цветных металлов и их сплавами производится как на всю реставрируемую поверхность, так и на участки утрат, непосредственно на памятники без разборки конструкций и их элементов, при этом толщина покрытия из дорогостоящих высокодисперсных порошков может составлять 5-10 мкм с утилизацией и последующим использованием не закрепившихся на поверхности частиц.Coating with non-ferrous metal powders and their alloys is carried out both on the entire restored surface, and on loss sites, directly on monuments without disassembling structures and their elements, while the coating thickness of expensive fine powders can be 5-10 microns with disposal and subsequent use particles not fixed on the surface.

Нанесение покрытий на поверхности из натурального камня - гранита, кварцита, малахита и т.д. в виде рисунков, барельефов, надписей и т.п. производится через трафарет или без него, послойно, при этом первым слоем наносится металл с повышенной адгезией к камню в смеси с порошком, близким по составу с материалом камня, с содержанием не более 20 об.% и размером частиц не более 15 мкм, а на него наносят покрытие из порошка декоративного металла, сплава или их смеси либо порошка керамики, плакированной металлом, сплавом.Surface coating of natural stone - granite, quartzite, malachite, etc. in the form of drawings, bas-reliefs, inscriptions, etc. it is produced through a stencil or without it, in layers, with the first layer applied metal with increased adhesion to the stone mixed with powder similar in composition to the material of the stone, with a content of not more than 20 vol.% and a particle size of not more than 15 microns, and it is coated with a powder of decorative metal, alloy, or a mixture thereof, or ceramic powder clad with metal or alloy.

Примеры реализации способа получения функциональной поверхности газодинамическим напылением, впервые в мире внедренные в научно-реставрационный оборот в Санкт-Петербурге на памятниках мирового культурного наследия - работы выполнялись по согласованным с Комитетом по государственному контролю, использованию и охране памятников истории и культуры (КГИОП) методикам.Examples of the implementation of the method of obtaining a functional surface by gas-dynamic spraying, which were first introduced into the scientific and restoration circulation in St. Petersburg on world cultural heritage sites - the work was carried out according to methods agreed upon with the Committee for State Control, Use and Protection of Historical and Cultural Monuments (KGIOP).

Пример 1Example 1

На пяти скульптурах ангелов Исаакиевского собора, расположенных под аттиками, выполненных в технике выколотной скульптуры из меди, с использованием участков, покрытых третником и омедненных гальванопластическим способом, выполнялись реставрационные работы в 2002-2003 гг.In five sculptures of angels of St. Isaac's Cathedral, located under the attics, made in the technique of punctured sculpture of copper, using areas covered with a tertiary and copper-plated galvanoplastic method, restoration work was carried out in 2002-2003.

Участки поверхности скульптуры из третника, которые с течением времени потеряли гальванопластический медный слой, сначала заделывались в местах, имеющих каверны, трещины, сквозные отверстия газодинамическим способом, путем напыления смеси порошков олова и свинца в стехиометрическом соотношении, обеспечивающем получение в напыленном покрытии состава, соответствующего составу третника. Размер порошков - менее 40 мкм. При заделке сквозных отверстий использовались пластины третника, которые вводились в отверстие, распрямлялись, закрывая отверстие и образуя углубление, а затем напылялись газодинамическим способом. Пластины в процессе работы удерживались заранее вставленным стержнем из третника, который после припыления пластины по периметру отверстия откусывался. После выглаживания заделанных дефектов в соответствии с пластикой скульптуры в месте реставрации третниковая поверхность омеднялась также газодинамическим напылением частицами меди менее 40 мкм. Медная поверхность скульптуры, имеющая такие же дефекты (каверны, углубления и т.д.), реставрировалась аналогичным образом, иногда взамен третника использовался порошок меди.The surface areas of the tertiary sculpture, which over time lost the galvanoplastic copper layer, were first repaired in places with caverns, cracks, through holes in a gas-dynamic manner, by spraying a mixture of tin and lead powders in a stoichiometric ratio, providing a composition corresponding to the composition in the sprayed coating tertiary. The size of the powders is less than 40 microns. When sealing through holes, tertiary plates were used that were inserted into the hole, straightened, closing the hole and forming a recess, and then sprayed in a gas-dynamic manner. During operation, the plates were held by a pre-inserted tertiary rod, which, after dusting the plate, bit off along the perimeter of the hole. After smoothing the patched defects in accordance with the sculpture plastic at the restoration site, the tertiary surface was also copper-plated by gas dynamic spraying with copper particles of less than 40 microns. The copper surface of the sculpture, which had the same defects (cavities, indentations, etc.), was restored in the same way, sometimes copper powder was used instead of the tertiary.

Пример 2Example 2

В 2002 г. производилась реставрация медной облицовки флюгера в виде фигуры летящего ангела с крестом, венчающего шпиль Петропавловского собора. Реставрация заключалась в омеднении основной обшивки под последующее золочение, от которой отслоилась тонкая медная же фольга, на которой был прочеканен авторский рельеф (тончайший рисунок оперения крыльев), а также в заделке трещин и дыр в обшивке флюгера и креста. Восполнение утраченной фольги производилось напылением медного порошкового материала фракцией менее 40 мкм. При этом на границе утраченной и существующей фольги в процессе напыления выявлялись участки не прилегания существующей фольги, которая под действием двухфазного потока высокодисперсных частиц и воздуха отслаивалась. Таким образом, были найдены и удалены дефектные участки начеканенной меди.In 2002, the copper cladding of the weather vane was restored in the form of a figure of a flying angel with a cross crowning the spire of the Peter and Paul Cathedral. The restoration consisted of coppering the main skin for subsequent gilding, from which a thin copper foil peeled off, on which the author's relief was carved (the finest drawing of the plumage of the wings), as well as the sealing of cracks and holes in the skin of the weather vane and cross. Replenishment of the lost foil was carried out by spraying a copper powder material with a fraction of less than 40 microns. At the same time, at the boundary of the lost and existing foil during the deposition process, areas of non-adherence of the existing foil were revealed, which peeled off under the action of a two-phase flow of fine particles and air. Thus, defective areas of minted copper were found and removed.

Трещины и прорехи заделывались путем напыления смеси порошков олова и свинца в стехиометрическом соотношении, обеспечивающем получение в напыленном покрытии состава, соответствующего составу третника. Вначале в месте дефекта с оборотной стороны отверстие закрывалось пластинкой третника, припылялось к оболочке структуры третниковой смесью, чем обеспечивалось надежное крепление пластины к оболочке и заделка отверстия. Затем с авторской стороны полученное углубление заделывалось порошковой третниковой смесью или медью. Мелкие трещины заделывались напылением меди. Размер порошков - менее 40 мкм. После напыления и выглаживания напыленной поверхности в соответствии с пластикой поверхность дополнительно напылялась тонким (40-60 мкм) слоем меди и прочеканивалась в соответствии с авторским замыслом.Cracks and gaps were repaired by spraying a mixture of tin and lead powders in a stoichiometric ratio, providing a composition corresponding to the tertiary composition in the sprayed coating. Initially, at the place of the defect on the reverse side, the hole was closed with a tertiary plate, dusted with a tertiary mixture to the structure shell, which ensured reliable fastening of the plate to the shell and seal of the hole. Then, from the author's side, the resulting depression was sealed with a powder tertiary mixture or copper. Small cracks were repaired by spraying copper. The size of the powders is less than 40 microns. After spraying and smoothing the sprayed surface in accordance with the plastic, the surface was additionally sprayed with a thin (40-60 μm) layer of copper and minted in accordance with the author's intention.

Пример 3Example 3

В мае 2005 к 100-летию Государственной Думы проводилась реставрация шпиатровых люстр XIX века Екатерининского (Белоколонного) зала Таврического дворца для последующей позолоты.In May 2005, on the occasion of the 100th anniversary of the State Duma, restoration of the 19th century spy-chandelier of the Catherine (White-Column) Hall of the Tauride Palace was carried out for subsequent gilding.

Высокодисперсный порошок свинца методом ХГН наносился на поверхность свинцовых выколотных ободов на люстрах, которые с течением времени и под воздействием коррозии превратились в перфорированную фольгу.The finely dispersed lead powder by the CGN method was applied to the surface of lead punctured rims on chandeliers, which over time and under the influence of corrosion turned into perforated foil.

Также на элементах люстр, выполненных из шпиатра, производилось восполнение утрат методом ХГН путем напыления смеси порошков цинка, олова и свинца в стехиометрическом соотношении, обеспечивающем получение в напыленном покрытии состава, соответствующего составу шпиатра.Also, on chandelier elements made of a spider, the losses were compensated by the CGN method by spraying a mixture of powders of zinc, tin and lead in a stoichiometric ratio, which ensures that the composition corresponding to the composition of the spider is obtained in the sprayed coating.

Пример 4Example 4

В период осень 2010 г. - весна 2011 г. производятся реставрационные работы по согласованным с Комитетом по государственному контролю, использованию и охране памятников истории и культуры (КГИОП) и Заказчиком (Исаакиевский собор) методикам на скульптуре «Апостол Павел», расположенной на северном портике, и скульптурной группе «Ангелы со светильником» на юго-западном аттике Исаакиевского собора. При реставрации используется способ ХГН, изложенный в Примере 1, а также патинирование по способу, предлагаемом в настоящей Заявке взамен традиционно применяемому химическому патинированию (Дегтярев М.А. Виды покрытий и предъявляемые к ним технические требования при реставрации монументальной бронзовой и медной скульптуры //«Скульптура XVIII-XIX веков на открытом воздухе. Проблемы сохранения и экспонирования» Государственный музей городской скульптуры, Санкт-Петербург, 2010 г., стр.78-81).In the period from autumn 2010 to spring 2011, restoration work is being carried out in accordance with the techniques approved by the Committee for State Control, Use and Protection of Monuments of History and Culture (KGIOP) and the Customer (St. Isaac's Cathedral) on the sculpture “Apostle Paul”, located on the northern portico , and the sculptural group "Angels with a Lamp" on the southwestern attic of St. Isaac's Cathedral. For restoration, the CGN method described in Example 1 is used, as well as patination according to the method proposed in this Application instead of the traditionally applied chemical patination (Degtyarev M.A. Types of coatings and the technical requirements for them when restoring monumental bronze and copper sculptures // " Sculpture of the XVIII-XIX centuries in the open air. Problems of conservation and exhibiting "State Museum of Urban Sculpture, St. Petersburg, 2010, pp. 78-81).

Claims (11)

1. Способ получения холодным газодинамическим напылением специальных покрытий и твердотельных форм на художественных изделиях из металлических и неметаллических материалов, включающий формирование газопорошковой смеси, ускорение частиц смеси сверхзвуковым подогреваемым потоком газа и перенос их на обрабатываемое изделие, отличающийся тем, что подогрев рабочего газа производят в периодическом режиме, при этом длительность периода выдержки поверхности изделия в пятне напыления при температуре Т=50-150°С близка или менее времени установления температурного равновесия в пятне напыления между рабочим газом и материалом обрабатываемого изделия, а размер частиц выбирают из группы 50-0,03 мкм, при этом для малых толщин покрытий используют более высокую дисперсность частиц.1. The method of obtaining by cold gas-dynamic spraying of special coatings and solid-state forms on art products from metal and non-metallic materials, including the formation of a gas-powder mixture, acceleration of the mixture particles by a supersonic heated gas stream and transferring them to the workpiece, characterized in that the working gas is heated in a batch mode, while the duration of the exposure period of the product surface in the spraying spot at a temperature of T = 50-150 ° C is close or less than the time set Lenia temperature equilibrium in place between the deposition process gas and the material of the workpiece, and a particle size selected from the group 50-0,03 micron, while for small coating thickness using a high dispersion of the particles. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала покрытия при реставрации, изготовлении и отделки вновь создаваемых изделий (скульптур) из меди, используют порошки меди или свинца плакированного медью.2. The method according to claim 1, characterized in that as the coating material in the restoration, manufacture and decoration of newly created copper products (sculptures), copper or lead powders clad with copper are used. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала покрытия скульптур, выполненных из шпиатра, а также оболочек скульптур и их элементов, соединенных оловянно-свинцовым припоем, используют порошки цинка или смесь цинка с оловом и свинцом или свинец (оловянно-свинцовый припой), плакированный цинком.3. The method according to claim 1, characterized in that, as the coating material of the sculptures made of a spider, as well as shells of sculptures and their elements connected by tin-lead solder, zinc powders or a mixture of zinc with tin and lead or lead (tin are used lead solder), zinc plated. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала покрытия поверхности бронзовых скульптур, выполненных в технике литья «по выплавляемым моделям», участков поверхностей оловянно-свинцовых припоев на бронзовой скульптуре, используют порошки бронзы и порошки цветных металлов, плакированных бронзой.4. The method according to claim 1, characterized in that the bronze powders and non-ferrous metal powders plated with bronze are used as the coating material for the surface of bronze sculptures made using the "lost wax casting" casting technique, surface sections of tin-lead solders on a bronze sculpture . 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала покрытия поверхности латунных и томпаковых (полутомпаковых) изделий, участков поверхностей оловянно-свинцовых припоев на изделиях из медно-цинковых сплавов, используют порошки латуни, меди, медно-цинковой порошковой смеси, или порошки цветных металлов, плакированных латунью.5. The method according to claim 1, characterized in that as the coating material of the surface of brass and tompak (half-pack) products, surface areas of tin-lead solders on products from copper-zinc alloys, use powders of brass, copper, copper-zinc powder mixture , or powders of non-ferrous metals plated with brass. 6. Способ по любому из пп.2-5, отличающийся тем, что толщину покрытия обеспечивают в пределах 40-100 мкм.6. The method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the coating thickness is provided in the range of 40-100 microns. 7. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что при заделке сквозных отверстий в оболочке скульптуры, после вставки предварительно подготовленных пластин третника (или материала оболочки скульптуры) и закрытия сквозного отверстия, производят напыление по границе отверстия порошком третника или материалом, близким по составу оболочки скульптуры и далее углубление напыляется «заподлицо» с поверхностью оболочки материалом порошка, соответствующим материалу оболочки скульптуры.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that when sealing through holes in the shell of the sculpture, after inserting pre-prepared tertiary plates (or material of the shell of the sculpture) and closing the through hole, spraying along the border of the hole with tertiary powder or material close to the composition of the shell of the sculpture and then the recess is sprayed “flush” with the surface of the shell with a powder material corresponding to the material of the shell of the sculpture. 8. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что при заделке несквозных дефектов в оболочке скульптуры производят заполнение углублений напылением порошка третника или материалом, близким по составу к материалу оболочки скульптуры.8. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that when filling non-through defects in the sculpture shell, the cavities are filled by spraying a tertiary powder or material similar in composition to the sculpture shell material. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании искусственного декоративно-защитного покрытия (патины), на поверхности скульптур из меди и медных сплавов последовательно напыляют компоненты патины:
- куприт, толщиной 5-20 мкм;
- тенорит, толщиной 3-10 мкм;
- основной сульфат меди (брошантит, антлерит и т.п.) или основной карбонат меди (малахит, азурит, др.) или основной хлорид меди (атакамит, нантокит, боталлакит), толщиной 15-25 мкм с исходным размером порошка не более 30 мкм.
9. The method according to claim 1, characterized in that when forming an artificial decorative protective coating (patina), the components of the patina are sequentially sprayed on the surface of the sculptures made of copper and copper alloys:
- cuprite, 5-20 microns thick;
- tenorite, 3-10 microns thick;
- basic copper sulfate (brocantite, antlerite, etc.) or basic copper carbonate (malachite, azurite, etc.) or basic copper chloride (atacamite, nantokite, botallakite), 15-25 microns thick with an initial powder size of not more than 30 microns.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение покрытий порошками цветных металлов и их сплавами производится как на всю реставрируемую поверхность, так и на участки утрат, непосредственно на памятники без разборки конструкций и их элементов, при этом толщина покрытия из дорогостоящих высокодисперсных порошков может составлять 5-10 мкм с утилизацией и последующим использованием не закрепившихся на поверхности частиц.10. The method according to claim 1, characterized in that the coating with powders of non-ferrous metals and their alloys is carried out both on the entire restored surface and on the areas of loss, directly on the monuments without disassembling the structures and their elements, while the coating thickness is made of expensive highly dispersed powders can be 5-10 microns with disposal and subsequent use of particles not fixed on the surface. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение покрытий на поверхности из натурального камня - гранита, кварцита, малахита и т.д. в виде рисунков, барельефов, надписей и т.п. производится через трафарет или без него, послойно, при этом первым слоем наносится металл с повышенной адгезией к камню в смеси с порошком, близким по составу с материалом камня, с содержанием не более 20 об.% и размером частиц не более 15 мкм, а на него наносят покрытие из порошка декоративного металла, сплава или их смеси, либо порошка керамики, плакированной металлом, сплавом. 11. The method according to claim 1, characterized in that the coating on the surface of natural stone - granite, quartzite, malachite, etc. in the form of drawings, bas-reliefs, inscriptions, etc. it is produced through a stencil or without it, in layers, with the first layer applied metal with increased adhesion to the stone mixed with powder similar in composition to the material of the stone, with a content of not more than 20 vol.% and a particle size of not more than 15 microns, and it is coated with a powder of decorative metal, an alloy or a mixture thereof, or a ceramic powder clad with a metal alloy.
RU2011118238/12A 2011-05-10 2011-05-10 Method of making special coatings and solid bodies on art articles from metallic and non-metallic materials RU2475365C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011118238/12A RU2475365C2 (en) 2011-05-10 2011-05-10 Method of making special coatings and solid bodies on art articles from metallic and non-metallic materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011118238/12A RU2475365C2 (en) 2011-05-10 2011-05-10 Method of making special coatings and solid bodies on art articles from metallic and non-metallic materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011118238A RU2011118238A (en) 2012-11-20
RU2475365C2 true RU2475365C2 (en) 2013-02-20

Family

ID=47322739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011118238/12A RU2475365C2 (en) 2011-05-10 2011-05-10 Method of making special coatings and solid bodies on art articles from metallic and non-metallic materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2475365C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699691C2 (en) * 2017-12-08 2019-09-09 Матвей Антонович Дегтярев Method of restoration of art works and their elements made of ferrous metal

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU93016892A (en) * 1993-03-31 1996-03-20 Л.А. Белоцветова METHOD OF RESTORATION OF PREVIOUSLY ARTISTIC OBJECTS
RU2203347C2 (en) * 2001-01-04 2003-04-27 Клубникин Валерий Степанович Method for applying corrosion resistant coating on article of copper alloys at imparting predetermined color to article surface
RU2209138C1 (en) * 2002-09-18 2003-07-27 ООО "Производственно-творческие мастерские "Биор" Method for restoration of sculptural monumental works of plate stainless steel
RU2381106C1 (en) * 2008-11-21 2010-02-10 Александр Михайлович Кабанов Method for restoration of three-dimensional art works

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU93016892A (en) * 1993-03-31 1996-03-20 Л.А. Белоцветова METHOD OF RESTORATION OF PREVIOUSLY ARTISTIC OBJECTS
RU2203347C2 (en) * 2001-01-04 2003-04-27 Клубникин Валерий Степанович Method for applying corrosion resistant coating on article of copper alloys at imparting predetermined color to article surface
RU2209138C1 (en) * 2002-09-18 2003-07-27 ООО "Производственно-творческие мастерские "Биор" Method for restoration of sculptural monumental works of plate stainless steel
RU2381106C1 (en) * 2008-11-21 2010-02-10 Александр Михайлович Кабанов Method for restoration of three-dimensional art works

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2699691C2 (en) * 2017-12-08 2019-09-09 Матвей Антонович Дегтярев Method of restoration of art works and their elements made of ferrous metal

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011118238A (en) 2012-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU677404B2 (en) Welded composite panels
JP4398436B2 (en) Ceramic spray coating coated member having excellent heat radiation characteristics, etc. and method for producing the same
RU2503740C2 (en) Method of making composite coatings by coaxial laser surfacing
CN106834974A (en) iron-based alloy coating and method for forming the same
Astarita et al. Study of the laser remelting of a cold sprayed titanium layer
CN104746072B (en) A kind of magnesium alloy differential arc ion plating surface treatment method
CN107858629A (en) One kind utilizes ceramic material sealing thermal Sperayed Ceramic Coatings hole technique
RU2475365C2 (en) Method of making special coatings and solid bodies on art articles from metallic and non-metallic materials
CN107299310A (en) A kind of preparation method for strengthening water pump vane Ceramic Coating Prepared By Plasma Spraying On The Surface
US6187388B1 (en) Method of simultaneous cleaning and fluxing of aluminum cylinder block bore surfaces for thermal spray coating adhesion
Lawrence et al. Carbon steel wettability characteristics enhancement for improved enamelling using a 1.2 kW high power diode laser
RU2489519C2 (en) Method for sputtering of coating to product from natural stone or from metal material, and device for its implementation
US20150315090A1 (en) Laser glazing using hollow objects for shrinkage compliance
CN102676972A (en) Treatment method for platinum rhodium bushing
JPH10310859A (en) Method for treating surface of hard inorganic material
JP2012241284A (en) Arc spraying method for forming dense layer
CN106319420A (en) Method for improving bonding strength of thermal spraying ceramic coating on 7075 aluminum alloy surface
RU2699691C2 (en) Method of restoration of art works and their elements made of ferrous metal
CN115233144A (en) Mechanical laser interactive polishing strengthening method for spraying-state ceramic coating
JP5877391B1 (en) Spatter adhesion inhibitor
JPWO2009060954A1 (en) Metal thermoformed body, method for producing the same, and method for producing patterned metal sheet
CN110616394A (en) Preparation method for improving thermal shock resistance of double-ceramic-layer TBCs
Kahar et al. Thermal Sprayed Aluminium Coatings: A Review
CN103448321A (en) Fluororesin composite material anchored by spray coating
RU2203347C2 (en) Method for applying corrosion resistant coating on article of copper alloys at imparting predetermined color to article surface

Legal Events

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

Effective date: 20130511

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150710