RU2625618C1 - Method of making multi-layer compositive coating - Google Patents
Method of making multi-layer compositive coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2625618C1 RU2625618C1 RU2016139931A RU2016139931A RU2625618C1 RU 2625618 C1 RU2625618 C1 RU 2625618C1 RU 2016139931 A RU2016139931 A RU 2016139931A RU 2016139931 A RU2016139931 A RU 2016139931A RU 2625618 C1 RU2625618 C1 RU 2625618C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- powders
- powder
- layer
- mechanically activated
- carried out
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
- C23C4/08—Metallic material containing only metal elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
- C23C4/129—Flame spraying
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металловедения, химико-термической обработке металлических изделий, к созданию наноструктурированных материалов конструкционного назначения, к проблеме трения и износа и может быть использовано для повышения долговечности деталей машин в любой отрасли промышленности.The invention relates to the field of metal science, chemical-thermal treatment of metal products, to the creation of nanostructured materials for structural purposes, to the problem of friction and wear and can be used to increase the durability of machine parts in any industry.
Так, например, известен способ получения композиционных покрытий из порошковых материалов, включающий подготовку обрабатываемой поверхности посредством очистки, промывки и струйно-абразивной обработки, с последующей лазерной наплавкой порошкового материала в среде инертного газа, в качестве порошкового материала используют смесь из частиц титана и карбида кремния с размером 20-100 мкм в массовом соотношении 6:4 или 6:5, а процесс наплавки осуществляют при мощности лазера 4÷5 кВт, скорости сканирования лазерного луча 500÷700 мм/мин и расходе порошка 9,6÷11,9 г/мин (патент РФ №2542199, опубл. 20.02.2015 г.).For example, there is a known method for producing composite coatings from powder materials, including preparing the surface to be treated by cleaning, washing and blast-abrasive treatment, followed by laser surfacing of the powder material in an inert gas medium, and a mixture of titanium and silicon carbide particles is used as a powder material with a size of 20-100 microns in a mass ratio of 6: 4 or 6: 5, and the surfacing process is carried out at a laser power of 4 ÷ 5 kW, a scanning speed of the laser beam of 500 ÷ 700 mm / min and flow rate a groove of 9.6 ÷ 11.9 g / min (RF patent No. 2542199, publ. 02.20.2015).
Недостатком данного способа является технологическая сложность процесса, требующего нагрева материала, хрупкость покрытий и изменение структурного состояния основы в результате нагрева.The disadvantage of this method is the technological complexity of the process, requiring heating of the material, the fragility of the coatings and the change in the structural state of the base as a result of heating.
Известен способ нанесения наноструктурированных износостойких электропроводящих покрытий из разнородных материалов, включающий подачу порошка в сверхзвуковой поток подогретого рабочего газа (например, воздуха) и нанесение его на металлическую поверхность изделия, для исключения межфазных границ, а также обеспечения изменения химического состава наносимого материала покрытия по линейной или логарифмической зависимости подачу порошков производят одновременно из двух или более автономно работающих дозаторов, причем плотность массового расхода порошка из первого дозатора увеличивают от 0,01 до 2 г/см⋅см2, а плотность массового расхода порошка из второго дозатора соответственно уменьшают также по линейной или логарифмической зависимости от 2 до 0,01 г/см⋅см2, обеспечивая тем самым изменение химического состава по толщине наносимого покрытия (патент РФ №2362839, опубл. 27.07.2009 г.).A known method of applying nanostructured wear-resistant electrically conductive coatings of dissimilar materials, including feeding the powder into a supersonic stream of heated working gas (for example, air) and applying it to the metal surface of the product, to eliminate interfacial boundaries, as well as to ensure a change in the chemical composition of the applied coating material in a linear or logarithmic dependence of the supply of powders is carried out simultaneously from two or more autonomously working dispensers, and the mass density the new powder flow rate from the first dispenser is increased from 0.01 to 2 g / cm⋅cm 2 , and the mass flow rate density of the powder from the second dispenser is accordingly also reduced by a linear or logarithmic dependence from 2 to 0.01 g / cm⋅cm 2 , providing thereby changing the chemical composition of the thickness of the coating (RF patent No. 2362839, publ. July 27, 2009).
Недостатком данного способа являются низкие прочностные характеристики покрытия, такие как адгезия, предел усталости.The disadvantage of this method is the low strength characteristics of the coating, such as adhesion, fatigue limit.
Известен способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента, включающий вакуумно-плазменное нанесение многослойного покрытия, наносят нижний слой из нитрида циркония и верхний - из соединения нитрида титана, хрома и ниобия при их соотношении, мас. %: титан 79,0-85,0, хром 9,0-11,0, ниобий 6,0-10,0, нанесение слоев покрытия осуществляют расположенными горизонтально в одной плоскости тремя катодами, первый из которых выполняют составным из титана и хрома, второй - из циркония и располагают противоположно первому, а третий изготавливают составным из титана и ниобия и располагают между ними, причем нижний слой наносят с использованием второго катода, а верхний слой - с использованием первого и третьего катодов (патент РФ №2548864).A known method of producing a multilayer coating for a cutting tool, including vacuum-plasma deposition of a multilayer coating, apply the lower layer of zirconium nitride and the upper one from a compound of titanium nitride, chromium and niobium in their ratio, wt. %: titanium 79.0-85.0, chromium 9.0-11.0, niobium 6.0-10.0, the coating layers are applied horizontally in the same plane by three cathodes, the first of which is made of titanium and chromium the second is made of zirconium and placed opposite to the first, and the third is made of titanium and niobium and placed between them, with the lower layer being applied using the second cathode and the upper layer using the first and third cathodes (RF patent No. 2548864).
Недостатком данного способа являются низкая скорость нанесения покрытий, низкие прочностные характеристики покрытия.The disadvantage of this method is the low coating rate, low strength characteristics of the coating.
В качестве наиболее близкого аналога заявляемого изобретения выбран способ высокоскоростного газопламенного напыления многослойного композитного покрытия из порошковых материалов на металлическое изделие (патент РФ №25138533, опубл. 20.04.2014 г.).As the closest analogue of the claimed invention, the method of high-speed flame spraying of a multilayer composite coating of powder materials onto a metal product is selected (RF patent No. 25138533, publ. 04/20/2014).
Задачей предложенного изобретения является получение многослойных композитных покрытий из порошковых материалов, содержащих связующий слой - слой из материала с эффектом памяти формы - упрочняющий слой.The objective of the proposed invention is to obtain multilayer composite coatings of powder materials containing a bonding layer - a layer of material with a shape memory effect - a reinforcing layer.
Техническим результатом является повышение прочностных характеристик и износостойкости композитных покрытий с использованием материалов с эффектом памяти формы.The technical result is to increase the strength characteristics and wear resistance of composite coatings using materials with a shape memory effect.
Технический результат достигается предложенным способом высокоскоростного газопламенного напыления многослойного композитного покрытия из порошковых материалов на металлическое изделие, в котором нижний слой покрытия наносят толщиной 100-150 мкм из механически активированного порошка Ni, средний слой - толщиной 500-900 мкм из механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNiZr, а верхний слой толщиной 150-600 мкм из механически активированной смеси порошков из BN, В4С, Со, Ni, С при их соотношении, вес. %: BN 65-70, В4С 10-15, Со 8-10, Ni 4-7, С 1-3, затем проводят отжиг при температуре 850-1000°С в течение 1,5-2 часа, при этом после нанесения среднего слоя из сплава с эффектом памяти формы на основе TiNiZr осуществляют его поверхностное пластическое деформирование при нагревании в интервале температур мартенситного превращения на величину до 2-5% от толщины слоя, а механическую активацию порошков и высокоскоростное газопламенное напыление производят в защитной атмосфере. Механическую активацию порошков и высокоскоростное газопламенное напыление проводят в среде аргона. Механическую активацию порошков осуществляют в шаровой мельнице с использованием мелющих тел в виде шаров, состоящих из WC-CrC-Ni. В механически активированной смеси порошков используют углерод (С) в виде углеродных нанотрубок.The technical result is achieved by the proposed method of high-speed flame spraying of a multilayer composite coating of powder materials on a metal product in which the lower coating layer is applied with a thickness of 100-150 μm from a mechanically activated Ni powder, the middle layer is a thickness of 500-900 μm from a mechanically activated powder with a memory effect forms based on TiNiZr, and the upper layer with a thickness of 150-600 microns from a mechanically activated mixture of powders from BN, B 4 C, Co, Ni, C with their ratio, weight. %: BN 65-70, B 4 C 10-15, C 8-10, Ni 4-7, C 1-3, then annealing at a temperature of 850-1000 ° C for 1.5-2 hours, while After applying the middle layer of an alloy with a shape memory effect based on TiNiZr, it is subjected to surface plastic deformation when heated in the temperature range of the martensitic transformation by up to 2-5% of the layer thickness, and the mechanical activation of the powders and high-speed flame spraying are carried out in a protective atmosphere. The mechanical activation of powders and high-speed flame spraying are carried out in argon. Powders are mechanically activated in a ball mill using grinding bodies in the form of balls consisting of WC-CrC-Ni. A mechanically activated powder mixture uses carbon (C) in the form of carbon nanotubes.
В процессе высокоскоростного газопламенного напыления механически активированных порошков происходит выделение энергии, накопленной в процессе механической активации, что обеспечивает более надежную адгезию с основой и между слоями и повышенные прочностные свойства многослойного композитного покрытия, а высокая скорость напыления обеспечивает формирование наноразмерной структуры. Принятая последовательность нанесения слоев «адгезионный слой - функциональный слой из материала с эффектом памяти формы - функциональный упрочняющий износостойкий слой» обеспечивает повышение прочностных характеристик и износостойкости композита. Наличие промежуточного слоя из материала с эффектом памяти формы, помимо характерных для этих материалов свойств памяти, сверхупругости или сверхэластичности (в зависимости от термообработки), тормозит, а иногда блокирует распространение дефектов типа трещин, возникающих в прочном, но хрупком поверхностном слое, и, как следствие, способствует повышению прочности и долговечности. Отжиг проводится для снятия внутренних напряжений после формирования многослойного композитного покрытия. Предложенный способ обеспечивает получение многослойного наноструктурированного композитного покрытия с эффектом памяти формы на стальных образцах с размером зерен 15-120 нм.During high-speed gas-flame spraying of mechanically activated powders, the energy accumulated during mechanical activation is released, which provides more reliable adhesion to the substrate and between the layers and increased strength properties of the multilayer composite coating, and a high deposition rate ensures the formation of a nanoscale structure. The adopted sequence of applying layers “adhesive layer - a functional layer of material with a shape memory effect - functional reinforcing wear-resistant layer” provides an increase in the strength characteristics and wear resistance of the composite. The presence of an intermediate layer of a material with a shape memory effect, in addition to the characteristic properties of memory, superelasticity, or superelasticity (depending on heat treatment) characteristic of these materials, inhibits and sometimes blocks the propagation of defects such as cracks that occur in a strong but brittle surface layer, and, as Consequence, enhances strength and durability. Annealing is carried out to relieve internal stresses after the formation of a multilayer composite coating. The proposed method provides a multilayer nanostructured composite coating with a shape memory effect on steel samples with grain sizes of 15-120 nm.
На первом этапе проводится механическая активация порошка Ni, порошка на основе TiNiZr, смеси порошков при следующем содержании компонентов, вес. %: 65-70 кубического нитрида бора, 10-15 карбида бора, 8-10 кобальта, 4-7 никеля, 1-3 углеродных нанотрубок, подвергают перемешиванию и измельчению в шаровой мельнице с использованием мелющих тел (в виде шаров), содержащих WC-CrC-Ni. Механическая активация порошков осуществляется в шаровой мельнице АГО-2У. Загрузка и обработка порошков производится в инертной атмосфере (среда аргона) со следующими параметрами: частота вращения барабана 1200-1500 мин-1, частота вращения водила 900-1000 мин-1, диаметр шаров 6 мм, время работы 15-30 мин.At the first stage, mechanical activation of Ni powder, TiNiZr-based powder, a mixture of powders with the following content of components, weight is carried out. %: 65-70 cubic boron nitride, 10-15 boron carbide, 8-10 cobalt, 4-7 nickel, 1-3 carbon nanotubes, is subjected to mixing and grinding in a ball mill using grinding media (in the form of balls) containing WC -CrC-Ni. The mechanical activation of the powders is carried out in an AGO-2U ball mill. The powders are loaded and processed in an inert atmosphere (argon medium) with the following parameters: drum rotation frequency 1200-1500 min -1 , carrier speed 900-1000 min -1 , ball diameter 6 mm, operating time 15-30 min.
На втором этапе проводится высокоскоростное газопламенное напыление в защитной атмосфере (среда аргона) механически активированных порошков. В камере при помощи вакуумного насоса создается вакуум, далее этот вакуум заполняется аргоном. Механически активированные порошки Ni, TiNiZr, BN-B4C-Co-Ni-C засыпают в порошковые дозаторы, связанные шлангами подачи порошков к соплу газопламенной горелки. Сопло газопламенной горелки имеет три канала для ввода порошков. Первый канал сопла, связанный с порошковым дозатором для подачи в зону напыления механически активированного порошка Ni, второй канал сопла связан с порошковым дозатором для подачи в зону напыления механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNiZr, третий канал сопла связан с порошковым дозатором для подачи в зону напыления механически активированного порошка BN-B4C-Co-Ni-C. Раздельная подача механически активированных порошков в зону напыления возможна за счет конструкции сопла газопламенной горелки.At the second stage, high-speed flame spraying is carried out in a protective atmosphere (argon medium) of mechanically activated powders. A vacuum is created in the chamber using a vacuum pump, then this vacuum is filled with argon. Mechanically activated powders of Ni, TiNiZr, BN-B 4 C-Co-Ni-C are poured into powder dispensers connected by powder supply hoses to the nozzle of a gas-flame burner. The nozzle of a gas-flame burner has three channels for introducing powders. The first nozzle channel connected to the powder dispenser for feeding mechanically activated Ni powder to the spray zone, the second nozzle channel is connected to the powder dispenser to supply mechanically activated powder with a shape memory effect based on TiNiZr to the spray zone, the third nozzle channel is connected to the powder dispenser for feeding into the spraying zone of mechanically activated powder BN-B 4 C-Co-Ni-C. Separate supply of mechanically activated powders to the spraying zone is possible due to the design of the nozzle of a gas-flame burner.
Многослойное композитное покрытие получаем следующим образом: сначала на стальной образец производят напыление нижнего слоя на основе механически активированного порошка Ni, имеющего неограниченную растворимость с железом толщиной 100-150 мкм на деталь (изделие), для увеличения адгезии с основой и с последующим слоем; на нижний слой на основе Ni наносят средний слой механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNiZr толщиной 500-900 мкм, после нанесения среднего слоя осуществляют его поверхностное пластическое деформирование на величину до 2-5% от толщины среднего слоя с помощью пресса, состоящего из верхней и нижней траверс; далее осуществляется нанесение верхнего слоя механически активированного порошка BN-B4C-Co-Ni-C толщиной 150-600 мкм. Контроль температуры процесса осуществляют пирометром. Вакуумная камера со смотровым окном расположена на раме. В процессе поверхностного пластического деформирования осуществляют нагрев среднего слоя при помощи трансформатора, соединенного с нижней траверсой пресса. Весь процесс получения композита осуществляется автоматически при помощи блока управления, к которому при помощи шлангов подсоединены баллоны с газами. Нагрев образца с композитным покрытием для отжига осуществляют с помощью трансформатора.We obtain a multilayer composite coating as follows: first, a lower layer is sprayed onto a steel specimen based on mechanically activated Ni powder having unlimited solubility with iron 100-150 microns thick on a part (product) to increase adhesion to the base and subsequent layer; a middle layer of mechanically activated powder with a shape memory effect based on TiNiZr with a thickness of 500-900 μm is applied to the lower Ni-based layer, after applying the middle layer, its surface plastic deformation is carried out up to 2-5% of the thickness of the middle layer using a press consisting from the upper and lower traverse; Then, the upper layer of mechanically activated powder BN-B 4 C-Co-Ni-C with a thickness of 150-600 microns is applied. The process temperature is controlled by a pyrometer. A vacuum chamber with a viewing window is located on the frame. In the process of surface plastic deformation, the middle layer is heated using a transformer connected to the lower press beam. The whole process of composite production is carried out automatically using the control unit, to which gas cylinders are connected using hoses. The heating of the sample with a composite coating for annealing is carried out using a transformer.
После получения композита проводят отжиг при температуре 850-1000°С в течение 1,5-2 часа.After receiving the composite, annealing is carried out at a temperature of 850-1000 ° C for 1.5-2 hours.
ПримерExample
На первом этапе проводится механическая активация порошка Ni, порошка на основе TiNiZr, смеси порошков при следующем содержании компонентов: 65 вес. % кубический нитрид бора, 15 вес. % карбида бора, 10 вес. % кобальта, 7 вес. % никеля, 3 вес. % углеродных нанотрубок, подвергают перемешиванию и измельчению в шаровой мельнице с использованием мелющих тел (в виде шаров), содержащих WC-CrC-Ni. Механическая активация порошков осуществляется в шаровой мельнице АГО-2У. Загрузка и обработка порошков производится в инертной атмосфере (среда аргона), со следующими параметрами: частота вращения барабана 1200 мин-1, частота вращения водила 1000 мин-1, диаметр шаров 6 мм, время работы 20 мин. На втором этапе проводится высокоскоростное газопламенное напыление в защитной атмосфере (среда аргона) механически активированных порошков. В камере при помощи вакуумного насоса создается вакуум, далее этот вакуум заполняется аргоном. Механически активированные порошки Ni, TiNiZr, BN-B4C-Co-Ni-C засыпают в порошковые дозаторы, связанные шлангами подачи порошков к соплу газопламенной горелки. Сопло газопламенной горелки имеет три канала для ввода порошков. Первый канал сопла, связанный с порошковым дозатором для подачи в зону напыления механически активированного порошка Ni, второй канал сопла связан с порошковым дозатором для подачи в зону напыления механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNiZr, третий канал сопла связан с порошковым дозатором для подачи в зону напыления механически активированного порошка BN-B4C-Co-Ni-C. Раздельная подача механически активированных порошков в зону напыления возможна за счет конструкции сопла газопламенной горелки. Многослойное композитное покрытие получаем следующим образом: сначала происходит напыление нижнего слоя на основе механически активированного порошка Ni толщиной 100 мкм на деталь (изделие) для увеличения адгезии последующих слоев; на нижний слой на основе Ni наносят средний слой механически активированного порошка с эффектом памяти формы на основе TiNiZr толщиной 600 мкм, после нанесения среднего слоя осуществляют его поверхностное пластическое деформирование на величину 2% от толщины среднего слоя с помощью пресса, состоящего из верхней и нижней траверс; далее осуществляют нанесение верхнего слоя механически активированного порошка BN-B4C-Co-Ni-C толщиной 450 мкм. Контроль температуры процесса осуществляют пирометром. Вакуумная камера со смотровым окном расположена на раме. В процессе поверхностного пластического деформирования осуществляют нагрев среднего слоя при помощи трансформатора, соединенного с нижней траверсой пресса. Весь процесс получения композита осуществляется автоматически при помощи блока управления, к которому при помощи шлангов подсоединены баллоны с газами. Нагрев образца с композитным покрытием для отжига осуществляют с помощью трансформатора. После получения композита проводят отжиг при температуре 900°С в течение 1,7 часа.At the first stage, mechanical activation of Ni powder, TiNiZr-based powder, and a mixture of powders is carried out with the following components: 65 weight. % cubic boron nitride, 15 wt. % boron carbide, 10 weight. % cobalt, 7 weight. % nickel, 3 weight. % carbon nanotubes are subjected to mixing and grinding in a ball mill using grinding media (in the form of balls) containing WC-CrC-Ni. The mechanical activation of the powders is carried out in an AGO-2U ball mill. The powders are loaded and processed in an inert atmosphere (argon medium), with the following parameters: drum rotation frequency 1200 min -1 , carrier rotation speed 1000 min -1 , ball diameter 6 mm, operating time 20 min. At the second stage, high-speed flame spraying is carried out in a protective atmosphere (argon medium) of mechanically activated powders. A vacuum is created in the chamber using a vacuum pump, then this vacuum is filled with argon. Mechanically activated powders of Ni, TiNiZr, BN-B 4 C-Co-Ni-C are poured into powder dispensers connected by powder supply hoses to the nozzle of a gas-flame burner. The nozzle of a gas-flame burner has three channels for introducing powders. The first nozzle channel connected to the powder dispenser for feeding mechanically activated Ni powder to the spray zone, the second nozzle channel is connected to the powder dispenser to supply mechanically activated powder with a shape memory effect based on TiNiZr to the spray zone, the third nozzle channel is connected to the powder dispenser for feeding into the spraying zone of mechanically activated powder BN-B 4 C-Co-Ni-C. Separate supply of mechanically activated powders to the spraying zone is possible due to the design of the nozzle of a gas-flame burner. We obtain a multilayer composite coating as follows: first, the lower layer is sprayed on the basis of mechanically activated Ni powder 100 μm thick on a part (product) to increase the adhesion of subsequent layers; a middle layer of mechanically activated powder with a shape memory effect based on TiNiZr 600 μm thick is applied to the Ni-based lower layer, after applying the middle layer, its surface plastic deformation is carried out by 2% of the thickness of the middle layer using a press consisting of upper and lower traverses ; then carry out the application of the upper layer of mechanically activated powder BN-B 4 C-Co-Ni-C with a thickness of 450 μm. The process temperature is controlled by a pyrometer. A vacuum chamber with a viewing window is located on the frame. In the process of surface plastic deformation, the middle layer is heated using a transformer connected to the lower press beam. The whole process of composite production is carried out automatically using the control unit, to which gas cylinders are connected using hoses. The heating of the sample with a composite coating for annealing is carried out using a transformer. After receiving the composite, annealing is carried out at a temperature of 900 ° C for 1.7 hours.
К преимуществам изобретения следует отнести технологическую простоту обработки, отсутствие требования дополнительного нагрева материала в процессе обработки, малую продолжительность цикла обработки, формирование в материале наноструктурного состояния, увеличение реакционной способности компонентов композита в связи с увеличением площади межфазных границ, реализацию деформационного и дисперсного упрочнения материала.The advantages of the invention include technological simplicity of processing, the absence of the requirement for additional heating of the material during processing, the short duration of the processing cycle, the formation of a nanostructured state in the material, the increase in the reactivity of composite components due to the increase in the area of interphase boundaries, the implementation of strain and dispersion hardening of the material.
Результаты испытаний сведены в таблицу 1.The test results are summarized in table 1.
Как видно из таблицы 1, полученное многослойное композитное наноструктурированное покрытие с использованием материала с эффектом памяти формы обладает повышенными механическими свойствами и износостойкостью.As can be seen from table 1, the obtained multilayer composite nanostructured coating using a material with a shape memory effect has improved mechanical properties and wear resistance.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016139931A RU2625618C1 (en) | 2016-10-10 | 2016-10-10 | Method of making multi-layer compositive coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016139931A RU2625618C1 (en) | 2016-10-10 | 2016-10-10 | Method of making multi-layer compositive coating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2625618C1 true RU2625618C1 (en) | 2017-07-17 |
Family
ID=59495332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016139931A RU2625618C1 (en) | 2016-10-10 | 2016-10-10 | Method of making multi-layer compositive coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2625618C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671032C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-10-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method for obtaining layered composite coating |
| RU2735481C1 (en) * | 2020-03-05 | 2020-11-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук" | Method of laser overlaying of metal coatings |
| RU2741040C1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Method of producing protective coating |
| RU2753636C1 (en) * | 2020-12-01 | 2021-08-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method for obtaining wear-resistant coating |
| RU2760316C1 (en) * | 2021-04-21 | 2021-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method for producing multilayer high-entropy composite coatings |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01192543A (en) * | 1988-01-28 | 1989-08-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Corrosion resistant shape memory alloy |
| RU2405860C2 (en) * | 2008-08-25 | 2010-12-10 | Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" | Method for obtaining powder coatings on basis of metal matrix |
| KR20130051289A (en) * | 2011-11-09 | 2013-05-20 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Cold spray coating method and coating layer manufactured by the same method |
| RU2535432C1 (en) * | 2013-08-16 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Method for obtaining nanostructured surfaces with steel shape memory effect |
-
2016
- 2016-10-10 RU RU2016139931A patent/RU2625618C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01192543A (en) * | 1988-01-28 | 1989-08-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Corrosion resistant shape memory alloy |
| RU2405860C2 (en) * | 2008-08-25 | 2010-12-10 | Государственное научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем имени В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" | Method for obtaining powder coatings on basis of metal matrix |
| KR20130051289A (en) * | 2011-11-09 | 2013-05-20 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Cold spray coating method and coating layer manufactured by the same method |
| RU2535432C1 (en) * | 2013-08-16 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") | Method for obtaining nanostructured surfaces with steel shape memory effect |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2671032C1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-10-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method for obtaining layered composite coating |
| RU2735481C1 (en) * | 2020-03-05 | 2020-11-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук" | Method of laser overlaying of metal coatings |
| RU2741040C1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук (ИМЕТ УрО РАН) | Method of producing protective coating |
| RU2753636C1 (en) * | 2020-12-01 | 2021-08-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method for obtaining wear-resistant coating |
| RU2760316C1 (en) * | 2021-04-21 | 2021-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Method for producing multilayer high-entropy composite coatings |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2625618C1 (en) | Method of making multi-layer compositive coating | |
| Yao et al. | Beneficial effects of laser irradiation on the deposition process of diamond/Ni60 composite coating with cold spray | |
| Dhanda et al. | Development and characterization of hard and wear resistant MMC coating on Ti-6Al-4V substrate by laser cladding | |
| RU2503740C2 (en) | Method of making composite coatings by coaxial laser surfacing | |
| Verwimp et al. | Applications of laser cladded WC-based wear resistant coatings | |
| RU2718793C1 (en) | Method of obtaining super-hard wear-resistant coatings with low friction coefficient | |
| Manjunatha et al. | Investigation of HVOF thermal sprayed Cr3C2-NiCr cermet carbide coatings on erosive performance of AISI 316 molybdenum steel | |
| JP2011122213A (en) | Method for forming film by cold spray method and cold spray apparatus | |
| RU2605717C1 (en) | Method of producing multilayer composite coatings | |
| Hebbale | Microstructural characterization of Ni based cladding on SS-304 developed through microwave energy | |
| RU2760316C1 (en) | Method for producing multilayer high-entropy composite coatings | |
| Kharanzhevskiy et al. | Model experiment on reactive phase formation and solidification of B 4 C-BN composites via nanosecond pulse laser processing | |
| RU2667571C1 (en) | Method for increasing wear-resistance of centrifugal pump parts | |
| RU2605018C1 (en) | Method of high-temperature multilayer composite on metal surface producing | |
| KR20150076270A (en) | Manufacturing method for metal/CNT composite coatings and parts | |
| CN108588628B (en) | High-speed die cutting tool surface gradient coating and preparation process thereof | |
| Filippov et al. | Selective laser sintering of cermet mixtures Ti and B4C | |
| Morks et al. | The influence of powder morphology on the microstructure and mechanical properties of as-sprayed and heat-treated cold-sprayed CP Ti | |
| Deng et al. | Laser shock wave treatment of polycrystalline diamond tool and nanodiamond powder compact | |
| RU2671032C1 (en) | Method for obtaining layered composite coating | |
| RU2634099C1 (en) | Method for obtaining wear-resistant multilayer composite on metallic surface | |
| Qin et al. | Application of laser metal deposition for fabrication of titanium matrix wear-resistant coating and its wearing performance | |
| Sobiecki et al. | Properties of alumina coatings produced by gas-detonation method | |
| Rafiei et al. | Tribological properties of B4C–TiB2–TiC–Ni cermet coating produced by HVOF | |
| Dudek | Comparative research on abrasive blasting of 145Cr6 steel for various working media |