RU2487191C1

RU2487191C1 - Method of coat application on metal back layer

Info

Publication number: RU2487191C1
Application number: RU2012107258/02A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Викторович Москвитин; Владимир Евгеньевич Архипов; Анатолий Федорович Лондарский; Аскольд Филиппович Мельшанов; Максим Сергеевич Пугачев
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-07-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed method comprises preheating of compressed air to 300-500°C, feeding said air into supersonic nozzle, generating high-velocity airflow therein, adding powder mix in said flow to accelerate said mix by airflow, and applying it onto part surface. Said powder mix comprises copper and aluminium oxide powders. Note here that flow of powder mix particles is directed at α=82-84° to part surface.

EFFECT: higher adhesion.

1 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к технологии нанесения покрытий на поверхности изделий, а именно к способам получения покрытий с использованием неорганического порошка, и может быть использовано в различных отраслях машиностроении, в частности при изготовлении или восстановлении изношенных деталей машин для придания их поверхности повышенных коррозионно- и износостойких, электротехнических, а так же иных свойств.The invention relates to a technology for coating on the surface of products, and in particular to methods for producing coatings using inorganic powder, and can be used in various branches of engineering, in particular in the manufacture or restoration of worn parts of machines to give their surfaces increased corrosion and wear-resistant, electrical , as well as other properties.

Известен способ нанесения покрытий на поверхность детали машины путем нанесения порошковых металлов, ускоренных подогреваемым газовым потоком в сверхзвуковом сопле.A known method of coating the surface of a machine part by applying powder metals accelerated by a heated gas stream in a supersonic nozzle.

(см. авт.свид. СССР 1618778, С23С 4/00, 1986 г.).(see ed. certificate of the USSR 1618778, С23С 4/00, 1986).

В этом способе обеспечивается ускорение частиц порошка до высоких скоростей (650-1200 м/сек), что позволяет получать покрытия с повышенной прочностью сцепления и невысокой пористостью.This method provides acceleration of powder particles to high speeds (650-1200 m / s), which allows to obtain coatings with increased adhesion strength and low porosity.

Однако этот способ сравнительно дорог и технически сложен, так как для его реализации необходимо использовать дорогостоящие газы (например, гелий) и высокое давление рабочего газа (15-20 атм).However, this method is relatively expensive and technically difficult, since for its implementation it is necessary to use expensive gases (for example, helium) and high working gas pressure (15-20 atm).

Наиболее близким к заявляемому решению является способ нанесения покрытий на поверхность детали машины, включающий предварительный нагрев сжатого воздуха до температуры 300-500°С, подачу его в сверхзвуковое сопло, формирование в нем высокоскоростного воздушного потока, введение в этот поток порошковой смеси с обеспечением ее ускорения воздушным потоком и нанесения на поверхность деталиClosest to the claimed solution is a method of coating the surface of a machine part, including pre-heating compressed air to a temperature of 300-500 ° C, feeding it into a supersonic nozzle, forming a high-speed air stream in it, introducing a powder mixture into this stream to ensure its acceleration air flow and application to the surface of the part

(см. Патент РФ 2038411, С23С 4/00, 1993 г.).(see RF Patent 2038411, C23C 4/00, 1993).

В этом способе в качестве основы используют поверхность детали из стали. Нагрев сжатого воздуха до 300-500°С осуществляют перед входом в сверхзвуковое сопло. Нагретый воздух, проходя сужение в сверхзвуковом сопле, ускоряется и с помощью образующегося за узкой частью сопла разряжения, затягивает порошковую смесь и разгоняет ее в разгонной части сопла и выбрасывает на металлическую основу. Напыление осуществляют под прямым углом к поверхности детали.In this method, the surface of a steel part is used as the basis. Heating of compressed air to 300-500 ° C is carried out before entering the supersonic nozzle. The heated air, narrowing in the supersonic nozzle, is accelerated and, using the vacuum formed behind the narrow part of the nozzle, draws in the powder mixture and accelerates it in the acceleration part of the nozzle and throws it onto a metal base. Spraying is carried out at right angles to the surface of the part.

Этот способ обеспечивает получение покрытий при относительно невысоких затратах.This method provides coatings at a relatively low cost.

Недостаток известного способа в низкой адгезионной прочности покрытия.The disadvantage of this method is the low adhesive strength of the coating.

Задачей заявляемого решения является улучшение качества покрытий, а именно повышение прочности сцепления покрытия с основой.The objective of the proposed solution is to improve the quality of coatings, namely increasing the adhesion strength of the coating to the base.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе нанесения покрытий на поверхность детали машины, включающем предварительный нагрев сжатого воздуха до температуры 300-500°С, подачу его в сверхзвуковое сопло, формирование в нем высокоскоростного воздушного потока, введение в этот поток порошковой смеси с обеспечением ее ускорения воздушным потоком и нанесения на поверхность детали, причем в качестве порошковой смеси используют смесь, содержащую порошки меди и оксида алюминия, а при нанесении покрытия поток частиц порошковой смеси направляют под углом α=82-840° к поверхности детали.The problem is achieved in that in the proposed method for coating the surface of a machine part, including preheating compressed air to a temperature of 300-500 ° C, feeding it into a supersonic nozzle, forming a high-speed air stream in it, introducing a powder mixture into this stream, ensuring its acceleration by air flow and deposition on the surface of the part, moreover, as a powder mixture using a mixture containing powders of copper and aluminum oxide, and when coating the particle stream is powder th mixture is directed at an angle α = 82-840 ° to the surface of the part.

Сущность изобретения состоит в том, что на периферии газового потока его температура и скорость за счет соприкосновения с внешней средой ниже, чем в центре, качество различных участков нанесенного покрытия может отличаться друг от друга. Поэтому улучшение и стабилизация показателей качества покрытия могут быть достигнуты путем оптимизации геометрического расположения поверхности основы относительно направления потока.The essence of the invention lies in the fact that on the periphery of the gas stream, its temperature and speed due to contact with the external environment is lower than in the center, the quality of the various sections of the applied coating may differ from each other. Therefore, improvement and stabilization of coating quality indicators can be achieved by optimizing the geometric arrangement of the surface of the substrate relative to the direction of flow.

Согласно изобретению адгезионную прочность покрытия измеряли в соответствии с ГОСТ 9.304-87. «Покрытия газотермические. Общие требования и методы контроля». В качестве подложки (металлической основы) брали пластины из стали и титана, в качестве материала покрытия - механическую смесь оксида алюминия и меди.According to the invention, the adhesive strength of the coating was measured in accordance with GOST 9.304-87. “Thermal coatings. General requirements and control methods. " Plates made of steel and titanium were taken as the substrate (metal base), and a mechanical mixture of aluminum oxide and copper was used as the coating material.

Способ иллюстрируют примерами выполнения.The method is illustrated by examples.

Пример 1. Осуществляют предварительный нагрев сжатого воздуха до 300°С в камере, из которой воздух подают в сверхзвуковое сопло. Далее за соплом вводится механическая смесь оксида алюминия и меди. Напыление осуществляют под различными углами от 90° (известный способ) до 72° к металлической основе из стали.Example 1. Preliminary heating of compressed air to 300 ° C is carried out in a chamber from which air is supplied to a supersonic nozzle. Next, a mechanical mixture of aluminum oxide and copper is introduced behind the nozzle. Spraying is carried out at various angles from 90 ° (known method) to 72 ° to a metal base of steel.

Результаты испытаний представлены в виде графика (фиг.1а) зависимости величины адгезии покрытия к подложке от угла α наклона потока частиц к поверхности металлической основы.The test results are presented in the form of a graph (figa), the dependence of the adhesion of the coating to the substrate on the angle α of the inclination of the particle flow to the surface of the metal base.

Пример 2. Осуществляют предварительный нагрев сжатого воздуха до 500°С в камере, из которой воздух подают в сверхзвуковое сопло. Далее за соплом вводится механическая смесь оксида алюминия и меди. Напыление осуществляют под различными углами от 90° (известный способ) до 72° к металлической основе из титана.Example 2. Preliminary heating of compressed air to 500 ° C is carried out in a chamber from which air is supplied to a supersonic nozzle. Next, a mechanical mixture of aluminum oxide and copper is introduced behind the nozzle. Spraying is carried out at various angles from 90 ° (known method) to 72 ° to a metal base of titanium.

Результаты испытаний представлены в виде графика (фиг.1б) зависимости величины адгезии покрытия к подложке от угла наклона потока частиц к поверхности металлической основы.The test results are presented in the form of a graph (figb), the dependence of the adhesion of the coating to the substrate on the angle of inclination of the particle flow to the surface of the metal base.

Как видно на графике, величина адгезии покрытия, нанесенного предложенным способом, по сравнению с известным повысилась с 23,1 МПа до 27,4 МПа и с 41,2 МПа до 48,5 МПа.As can be seen in the graph, the adhesion value of the coating applied by the proposed method, compared with the known one, increased from 23.1 MPa to 27.4 MPa and from 41.2 MPa to 48.5 MPa.

Таким образом, использование предложенного способа позволяет увеличить адгезию покрытия к подложке приблизительно на 18,6%, что улучшает качество покрытий и, соответственно, повышает надежность изделий, на которые оно нанесено.Thus, the use of the proposed method allows to increase the adhesion of the coating to the substrate by approximately 18.6%, which improves the quality of the coatings and, accordingly, increases the reliability of the products on which it is applied.

Claims

The method of coating the surface of a machine part, including pre-heating compressed air to a temperature of 300-500 ° C, feeding it into a supersonic nozzle, forming a high-speed air stream in it, introducing a powder mixture into this stream to ensure its acceleration by air flow and applying to the surface details, characterized in that as a powder mixture, a mixture containing copper and alumina powders is used, and when coating the stream of particles of the powder mixture is directed at an angle α = 82-84 ° to the top details.