RU2542196C1

RU2542196C1 - Способ нанесения покрытия на стальную основу

Info

Publication number: RU2542196C1
Application number: RU2013156447/02A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Викторович Москвитин; Владимир Евгеньевич Архипов; Анатолий Федорович Лондарский; Аскольд Филиппович Мельшанов; Максим Сергеевич Пугачев
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2015-02-20

Abstract

Изобретение относится к технологии получения покрытий и может быть использовано в различных отраслях машиностроения при изготовлении или восстановлении деталей для придания поверхности повышенных характеристик сопротивления коррозии. Способ включает формирование на поверхности изделия подложки путем предварительного нагрева сжатого воздуха до температуры 400-500°C, подачи его в сверхзвуковое сопло, формирования в нем высокоскоростного воздушного потока, введения в этот поток порошкового материала из оксида алюминия и меди в равных долях и нанесения порошкового покрытия на основу до формирования толщины слоя подложки 0,3-0,4 мм, а также нанесение покрытия путем предварительного нагрева сжатого воздуха до температуры 400-500°C, подачи его в сверхзвуковое сопло, формирования в нем высокоскоростного воздушного потока, введения в этот поток порошкового материала из оксида алюминия и никеля в равных долях и нанесения порошкового покрытия до толщины 0,2-0,3 мм. Предложенный способ позволяет увеличить сопротивление разрушению низкоуглеродистой стали под воздействием агрессивной среды более чем в 10 раз и тем самым повысить ресурс работы изделий. 1 пр., 2 табл.

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 машиностроения.

Известен способ получения покрытия путем нанесения порошковых металлов, ускоренных подогреваемым газовым потоком в сверхзвуковом сопле (См. авт. свид. СССР 1618778, кл. C23C 4/00, 1986 г.).

В этом способе обеспечивается ускорение частиц порошка до высоких скоростей (650-1200 м/с), что позволяет получать покрытия с повышенной прочностью сцепления и невысокой пористостью.

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).

Наиболее близким к заявляемому решению является способ нанесения покрытия на стальную основу, включающий предварительный нагрев сжатого воздуха до температуры 400-500°C, подачу его в сверхзвуковое сопло, формирование в нем высокоскоростного воздушного потока, введение в этот поток порошкового материала из оксида алюминия и никеля в равных долях и нанесение порошкового покрытия толщиной 0,2-0,3 мм на основу (См. Патент РФ 2038411, C23C 4/00, 1993 г.).

Этот способ не трудоемок и не требует больших материальных затрат.

Процесс нанесения покрытия газодинамическим напылением заключается в направлении на поверхность стали механической смеси твердых и пластичных частиц, в результате чего на поверхности формируется покрытие с пористостью 4-8%.

К основному недостатку способа можно отнести низкую коррозионную стойкость покрытий, которые используются для защиты изделий из стали от воздействия агрессивной среды.

Задачей заявляемого решения является улучшение качества покрытия, а именно повышение коррозионной стойкости.

Поставленная задача достигается тем, что в способе нанесения покрытия на стальную основу, включающем предварительный нагрев сжатого воздуха до температуры 400-500°C, подачу его в сверхзвуковое сопло, формирование в нем высокоскоростного воздушного потока, введение в этот поток порошкового материала из оксида алюминия и никеля в равных долях и нанесение порошкового покрытия толщиной 0,2-0,3 мм на основу, перед нанесением покрытия на основу формируют на ней подложку путем предварительного нагрева сжатого воздуха до температуры 400-500°C, подачи его в сверхзвуковое сопло, формирования в нем высокоскоростного воздушного потока, введения в этот поток порошкового материала из оксида алюминия и меди в равных долях и нанесения порошкового покрытия на основу до формирования толщины слоя подложки 0,3-0,4 мм.

Испытания на сопротивление коррозии продолжительностью 12 недель (2016 часов) проводили по методике ускоренных испытаний при полном погружении образцов из стали 20 и стали 20 с покрытием, нанесенным газодинамическим напылением, в ванну с электролитом (3% раствор NaCl).

Пример 1.

Предварительно на стальную основу наносят подложку. Для этого производят предварительный нагрев сжатого воздуха до температуры 400-500°C, подают его в сверхзвуковое сопло, формируют в нем высокоскоростной воздушный поток, вводят в этот поток порошковый материал из оксида алюминия и меди в соотношении 1:1 и наносят порошковое покрытие на стальную основу до формирования толщины слоя подложки 0,3-0,4 мм. Затем производят нанесение основного покрытия. Для этого предварительно нагревают сжатый воздух до температуры 400-500°C, подают его в сверхзвуковое сопло, формируют в нем высокоскоростной воздушный поток, вводят в этот поток порошковый материал из оксида алюминия и никеля в соотношении 1:1 и наносят порошковое покрытие толщиной 0,2-0,3 мм.

Примеры 2-4.

Ведут процесс по технологии, описанной в примере 1. Параметры процессов представлены в таблице 1.

Таблица 1
Параметры процесса		Образцы по примерам
Параметры процесса		1	2	3	4
Нанесение подложки на стальную основу	Марка стали	Ст.3	20	20	Ст.3
	Температура сжатого воздуха, °C	400	500	350	550
	Соотношение количества порошков Al₂O₃ и Cu	1:1	1:1	1:1	1:1
	Толщина покрытия, мм	0,4	0,3	0,2	0,5
Нанесение основного покрытия	Температура сжатого воздуха, °C	400	500	550	350
	Соотношение количества порошков Al₂O₃ и Ni	1:1	1:1	1:1	1:1
	Толщина покрытия, мм	0,2	0,3	0,2	0,4

Испытания на сопротивление коррозии продолжительностью 12 недель (2016 часов) проводили по методике ускоренных испытаний при полном погружении образцов по примерам 1-4 в ванну с электролитом (3% раствор NaCl). Одновременно проводили испытания образца и напыление покрытия по способу-прототипу.

Результаты испытания представлены в таблице 2.

Таблица 2
Параметры оценки	Образцы по примерам				По прототипу
Параметры оценки	1	2	3	4	По прототипу
Коррозионные потери массы, кг/м² × 10^-15	5,9	5,9	54,0	57,1	63,0
Скорость коррозии, кг/м² год × 10^-15	1,34	1,33	11,0	12,3	14,3
Повышение сопротивления коррозии, раз	10,7	10,7	1,3	1,5	1

Как показано в таблице 2, после нанесения покрытия по оптимизированной технологии согласно изобретению (примеры 1 и 2) сопротивление разрушению под воздействием коррозионной среды у стали повышается более чем в 10 раз по сравнению с известной технологией нанесения никелевого покрытия газодинамическим напылением по способу-прототипу. При отклонении параметров нанесения покрытия от предложенной технологии (примеры 3 и 4) параметры коррозионной устойчивости мало отличаются от соответствующих параметров покрытия, нанесенного известным способом.

Использование изобретения позволяет повысить качество и ресурс эксплуатации стальных деталей с покрытием никеля, нанесенным газодинамическим напылением, в коррозионной среде.

Claims

Способ нанесения покрытия на стальную основу, включающий предварительный нагрев сжатого воздуха до температуры 400-500°C, подачу его в сверхзвуковое сопло, формирование в нем высокоскоростного воздушного потока, введение в этот поток порошкового материала из оксида алюминия и никеля в равных долях и нанесение порошкового покрытия толщиной 0,2-0,3 мм на основу, отличающийся тем, что перед нанесением покрытия на основу формируют на ней подложку путем предварительного нагрева сжатого воздуха до температуры 400-500°C, подачи его в сверхзвуковое сопло, формирования в нем высокоскоростного воздушного потока, введения в этот поток порошкового материала из оксида алюминия и меди в равных долях и нанесения порошкового покрытия на основу до формирования толщины слоя подложки 0,3-0,4 мм.